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带有反应器集管和集成 阀的反应器

阅读：980发布：2022-02-17

专利汇可以提供带有反应器集管和集成阀的反应器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种具有最小死体积和特别适合逆流应用场合的反应器包括：a）反应器主体；b）第一集管，该第一集管与所述反应器主体接合；c）第一导管，该第一导管从所述集管的外部延伸到至少部分地通过所述集管；以及d）第一阀，该第一阀与所述第一导管流动连通，控制沿着从第一阀延伸通过反应器主体的流动路径的流体流动。该反应器特别适合用于在逆流反应器中对至少两种流进行快速流切换的方法中。，下面是带有反应器集管和集成阀的反应器专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种反应器，该反应器包括：
a）反应器主体；
b）第一集管，该第一集管与所述反应器主体接合；
c）第一导管，该第一导管从所述第一集管的外部延伸到至少部分地通过所述集管；以及
d）第一阀，该第一阀与所述第一导管流动连通，并控制沿着从所述第一阀延伸通过所述反应器主体的流动路径的流体流动。
2.根据权利要求1所述的反应器，还包括以下中的至少一个：
e）第二集管，该第二集管与所述反应器主体接合；
f）第二导管，该第二导管从所述第一集管或所述第二集管的外部延伸到至少部分地通过相应的所述第一集管或所述第二集管；以及
g）第二阀，该第二阀与所述第二导管流动连通，并控制沿着含有从所述反应器主体延伸到所述第二阀的部分的流动路径的流体流动。
3.根据权利要求2所述的反应器，其中，当流动路径中的流体流动在第一流动方向上时，所述第一阀具有基本打开位置，而当流动路径中的流体流动在相对的第二流动方向上时，所述第一阀具有基本关闭位置。
4.根据权利要求3所述的反应器，所述反应器具有在流动路径的至少一部分的相对两侧上的第一阀对，其中，当流动路径中的流体流动在第一流动方向上时，所述第一阀和所述第二阀各自处于所述基本打开位置中，而当流动路径中的流体流动在相对的第二流动方向上时，所述第一阀和所述第二阀各自处于所述基本关闭位置中。
5.根据权利要求4所述的反应器，还包括：
h）第三导管，该第三导管从所述第一集管或所述第二集管的外部延伸到至少部分地通过相应的所述第一集管或所述第二集管；
i）第三阀，该第三阀与所述第三导管流动连通，并控制沿着含有从所述反应器主体延伸到所述第三阀的部分的流动路径的流体流动；
j）第四导管，该第四导管从所述第一集管或所述第二集管的外部延伸到至少部分地通过相应的所述第一集管或所述第二集管；以及
k）第四阀，该第四阀与所述第二导管流动连通，并控制沿着含有从所述反应器主体延伸至所述第四阀的部分的流动路径的流体流动。
6.根据权利要求5所述的反应器，该反应器具有第二阀对，该第二阀对包括在流动路径的至少一部分的相对两侧上的所述第三阀和所述第四阀，并控制在所述相对的第二流动方向上的流动，其中，当流动路径中的流体流动在所述第一流动方向上时，所述第三阀和所述第四阀各自处于所述基本关闭位置中，而当流动路径中的流体流动在所述相对的第二流动方向上时，所述第三阀和所述第四阀各自处于所述基本打开位置中。
7.根据权利要求6所述的反应器，其中所述反应器是不对称逆流反应器。
8.根据权利要求6所述的反应器，还包括：一个或多个附加阀，每个附加阀经由附加导管与所述第一导管、所述第二导管、所述第三导管或者所述第四导管中的一个导管流动连通，所述附加导管至少部分地通过所述附加导管的相应集管延伸，并且每个所述附加阀与和所述附加导管流体连通的任意其它阀同相操作，并控制沿着含有从所述反应器主体延伸到相应阀的部分的流动路径的流体流动。
9.根据权利要求2所述的反应器，其中，所述反应器主体包括反应器床，并且所述流动路径的体积包括i）在所述反应器床的固体-流体接触部分内的填充流动路径体积和ii）在所述阀和所述反应器床之间的敞开流动路径体积，以及在所述反应器床内的任何敞开流动部分。
10.根据权利要求9所述的反应器，其中，所述填充流动路径体积包括在所述反应器床中距固体-流体接触表面的距离小于2cm的所有体积。
11.根据权利要求9所述的反应器，其中，在所述反应器床的固体-流体接触部分的所
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有区域中，所述反应器床的固体-流体接触部分的润湿面积大于0.5cm/cm。
12.根据权利要求9所述的反应器，其中，所述敞开流动路径体积与所述填充流动路径体积的比率小于1。
13.根据权利要求9所述的反应器，其中，所述敞开流动路径体积与所述填充流动路径体积的比率小于0.5。
14.根据权利要求9所述的反应器，其中，所述反应器床包括固定的床芯，该床芯包括能够换热的固体材料。
15.根据权利要求9所述的反应器，其中，所述阀中的至少一个阀是提升阀，该提升阀包括与阀杆元件连接的盘元件。
16.根据权利要求15所述的反应器，其中，所述提升阀的盘元件的表面基本平行于并且面对邻近的所述反应器床的表面。
17.根据权利要求16所述的反应器，其中，所述提升阀朝向所述反应器床打开。
18.根据权利要求16所述的反应器，其中，所述提升阀背离所述反应器床打开。
19.根据权利要求16所述的反应器，其中，在操作过程中，在处于完全打开位置中的所述提升阀的盘元件的平表面与所述反应器床的表面之间的距离在所述盘元件的直径的5%和200%之间。
20.根据权利要求16所述的反应器，其中，在操作过程中，在处于完全打开位置的所述提升阀的盘元件的平表面与所述反应器床的表面之间的距离在所述盘元件的直径的20%和80%之间。
21.根据权利要求15所述的反应器，其中，所述提升阀的杆元件延伸至在所述集管的外部的地点。
22.根据权利要求2所述的反应器，其中，每个阀与从外部能接近的阀座相关联，所述阀座装配在该阀座的通向所述反应器主体的相应进口内和/或离开反应器主体的相应出口内，并被密封至所述集管。
23.根据权利要求22所述的反应器，其中，所述阀座经由能旋转锁定机构、拧入式座件和压入式座件中的一种附装至所述集管。
24.根据权利要求21所述的反应器，还包括：阀杆密封件，该阀杆密封件与所述阀杆相关联。
25.根据权利要求24所述的反应器，其中，所述阀杆密封件是往复式压缩机类型密封件。
26.根据权利要求15所述的反应器，其中，所述提升阀包括能线性促动的阀杆，该阀杆能够与一促动器接合，以便向所述阀施加线性运动来打开和关闭所述阀。
27.根据权利要求26所述的反应器，其中，所述促动器是气动促动式促动器、液压促动式促动器和电磁促动式促动器中的至少一种。
28.根据权利要求26所述的反应器，其中，所述促动器是凸轮轴驱动式促动器。
29.根据权利要求26所述的反应器，其中，一公共促动器控制共同用于特定的流体流动流的、线性对齐的多个阀。
30.根据权利要求15所述的反应器，其中，与特定的集管相关联的圆形的提升阀是基本圆形的，具有均匀的直径，并具有是所述提升阀的盘元件的平均直径的120%至400%的中心至中心间距。
31.根据权利要求15所述的反应器，其中，与特定的集管相关联的圆形的提升阀是基本圆形的，具有均匀的直径，并具有是所述提升阀的盘元件的平均直径的140%至200%的中心至中心间距。
32.根据权利要求15所述的反应器，其中，所述反应器提供了以下的至少一种：i）当流体流动通过阀时的阀压降，该阀压降为所述反应器的内部压降的1%至100%；ii）对于对于进口流和出口流中的一个流的总流提升阀流动面积与反应器流动面积的比率，该比率具有从1%至30%的范围；iii）提升阀直径，该提升阀直径在最小值（DPMIN）[英寸]=0.1484+0.4876*DB[英尺]与最大值（DPMAX）[英寸]=1.6113+1.8657*DB[英尺]之间，其中，DB是以英尺计的流动面积直径；iv）LP/DP（阀升程与提升阀直径的比率），具有在3%和25%之间的范围；以及v）至少50微秒的阀提升时间。
33.根据权利要求15所述的反应器，其中，所述反应器提供了以下的至少一种：
i）当流体流动通过阀时的阀压降，该阀压降为所述反应器的内部压降的5%至20%；
ii）对于进口流和出口流中的一个流的总流提升阀流动面积与反应器流动面积的比率，该比率具有从2%至20%的范围；iii）提升阀直径，该提升阀直径在最小值（DPMIN）[英寸]=0.1484+0.4876*DB[英尺]与最大值（DPMAX）[英寸]=1.6113+1.8657*DB[英尺]之间，其中，DB是以英尺计的流动面积直径；iv）LP/DP（阀升程与提升阀直径的比率），具有在5%和20%之间的范围；以及v）在100和500微秒之间的阀提升时间。
34.一种反应器，该反应器包括：
a）反应器主体，该反应器主体部分地包围反应和/或换热区域，并包括两个基本相对的敞开的端部；
b）第一集管，该第一集管覆盖所述反应器主体的一个端部；
c）第二集管，该第二集管覆盖所述反应器主体的相对的端部；
d）固定床，该固定床包括邻近所述第一集管的区域、邻近所述第二集管的区域以及布置在这两个区域之间的中心区域，所述固定床布置在所述反应器主体内，并包括能够促使气体流的反应和/或换热的固体材料；
e）与所述第一集管相关联的至少一个气体流进口，该气体流进口打开通过所述第一集管进入所述反应器主体中的通路；以及与所述第二集管相关联的至少一个气体流出口，该气体流出口打开从所述反应器主体通过所述第二集管的通路；
f）至少一个进口提升阀，该进口提升阀控制所述气体流进口，并和与所述气体流进口相关联的集管集成，所述进口提升阀包括能线性促动的阀杆；
g）至少一个出口提升阀，该出口提升阀控制所述气体流出口，并和与所述气体流出口相关联的集管集成，所述出口提升阀包括能线性促动的阀杆；以及
h）至少一个促动器，该促动器可与f）和/或g）的所述能线性促动的阀杆接合，并通过使得所述提升阀作线性运动而打开和关闭所述提升阀，以便允许气体从所述反应器的外部通到所述反应器主体的内部，并从所述反应器主体的内部通到所述反应器的外部，从而提供能改变的流动操作。
35.根据权利要求34所述的反应器，还包括：i）与所述第二集管相关联的至少一个气体流进口，该气体流进口打开通过所述第二集管和所述反应器主体的通路；以及与所述第一集管相关联的至少一个气体流出口，该气体流出口打开通过所述反应器主体和所述第一集管的通路；还有与f）、g）和h）类似的相关联的进口提升阀或其它进口流动控制装置、出口提升阀以及促动器。
36.一种用于在逆流反应器中对至少两种流进行快速流切换的方法，所述逆流反应器包括：反应器主体，该反应器主体部分地包围反应和/或换热区域，并包括两个基本相对的敞开的端部；第一集管，该第一集管覆盖所述反应器主体的一个端部；第二集管，该第二集管覆盖所述反应器主体的相对的端部；以及固定床，该固定床布置在所述反应器主体内，并包括能够促使气体流的反应和/或换热的固体材料，所述方法包括：
i）从一个或多个进口气体源引入至少一个第一气体流至与所述第一集管相关联的至少一个气体流进口，使所述第一气体流通过所述第一集管进入所述反应器主体，并且从所述反应器主体移除处理后的第一气体流，使处理后的第一气体流通过所述第二集管至与所述第二集管相关联的至少一个气体流出口；其中，上述引入的操作和上述移除的操作分别由位于所述第一集管中的至少一个进气提升阀和位于所述第二集管中的至少一个排气提升阀来控制；和
ii）从一个或多个进口气体源引入至少一个第二气体流至与所述第二集管相关联的至少一个气体流进口，使所述第二气体流通过所述第二集管进入所述反应器主体，并且从所述反应器主体中移除处理后的第二气体流，并使处理后的第二气体流通过所述第一集管至与所述第一集管相关联的至少一个气体流出口；其中，上述引入的操作和上述移除的操作分别由位于所述第二集管中的至少一个进气提升阀或者其它进气流动控制装置和位于所述第一集管中的至少一个排气提升阀来控制。
37.一种反应器，该反应器包括：
a）反应器主体，其中，该反应器主体形成在所述反应器主体中的反应区；
b）填充材料，该填充材料布置在所述反应区中；
c）一个或多个提升阀组件，所述一个或多个提升阀组件与所述反应器主体联接，与所述反应区流动连通，并控制在所述反应器主体的外部的地点与所述反应区内之间的流体流动。
38.根据权利要求37所述的反应器，其中，所述反应器主体包括集管和外壳，所述集管和所述外壳联接在一起，以便形成所述反应区；并且其中，所述一个或多个提升阀组件与所述集管联接。
39.根据权利要求38所述的反应器，其中，所述一个或多个提升阀组件包括：
i）第一导管，该第一导管从所述集管的外部延伸到至少部分地通过所述集管；以及ii）第一阀，该第一阀与所述第一导管流动连通，控制沿着从所述第一阀延伸通过所述反应器主体的流动路径的流体流动。
40.根据权利要求39所述的反应器，其中，当流动路径中的流体流动在第一流动方向上时，所述第一阀具有基本打开位置，而当流动路径中的流体流动在相对的第二流动方向上时，所述第一阀具有基本关闭位置。
41.一种计算装置，包括：
处理器；
存储器，该存储器与所述处理器联接；以及
提供给所述存储器的指令，其中，所述指令能够由所述处理器执行，从而：
基于与反应器主体联接并与反应区流动连通的一个或多个提升阀组件来产生建模结果，其中，所述一个或多个提升阀组件控制在所述反应器主体的外部的地点与所述反应区内之间的流体流动；
储存所述建模结果。
42.根据权利要求41所述的计算装置，其中，所述建模结果进一步基于与所述反应器主体联接的一个或多个提升阀组件的间距。
43.根据权利要求37所述的反应器，其中，所述反应器为不对称逆流反应器。
44.根据权利要求37所述的反应器，其中，所述填充材料是蜂窝状填充材料。

说明书全文

带有反应器集管和集成阀的反应器

[0001] 相关优先权申请

[0002] 本申请要求于2010年5月28日提交的美国序列号No.61/349464的优先权和权益，其全部内容通过引用并入此文中。

技术领域

[0003] 本发明涉及反应器，例如逆流反应器，反应器的构造包括与反应器集管相关联的阀，其减小了在阀和反应器床之间的死体积，并提供了耐久的阀布置。本发明还广义地涉及使用该反应器的方法。

背景技术

[0004] 逆流反应器（RFR）为本领域已知，例如Wulff 热解和再生反应器以及其它再生反应器，包括再生热氧化器（RTO）。这些反应器通常用于执行周期性的、批量生成（batch-generation）的高温化学反应。再生反应器循环是对称的（沿两个方向有相同的化学反应）或不对称的（化学反应随着循环中的步骤变化）。对称循环通常用于相对温和的放热化学反应，例如再生热氧化（RTO）和自热重整（ATR）。不对称循环通常用于执行吸热化学反应，且期望的吸热化学反应与不同的放热化学反应配对，该放热化学反应放出热（通常是燃烧），以便提供用于吸热反应的反应热。不对称循环的示例是Wulff热解工艺和变压重整工艺（PSR）。

[0005] 为了操作RFR，应当考虑各种操作特征。例如，RFR的一个特征是气体的每小时空间速度，它是气体经过给定反应器体积的空间速度。通常，高的每小时空间速度（和因此的反应器生产率）具有小的反应器循环时间，而低的气体每小时空间速度具有更长的反应器循环时间。对于使用RFR的热解工艺，需要高的速度来实现将会有利于转变成优选产物的短的留滞时间。第二个特征是在一个循环结束时RFR中的剩余气体体积（空隙体积）应当在下一个循环开始之前进行治理，即清除，但这种气体体积治理会导致低效率和附加成本。第三个特征是提供快速传热（以产生陡的热梯度并导致高的效率）的床结构（填充物）还会导致高的压降。因此，RFR设计应当考虑空间速度、空隙体积和填充物特性，以便适当地管理系统。出于以上原因，传统RFR中的某些缺陷（例如传统填充物特性和长的循环时间）阻碍了这些反应器广泛应用于能源和石油化学领域。

[0006] RFR已历史性地利用不同的填充物材料在床结构中。通常，这些逆流反应器利用格子砖、卵石床或其它可用填充物。这种床结构通常具有低的几何表面积（av），其减小了每单位反应器长度上的压降，但也降低了体积传热速率。不对称逆流反应器的一个基本原理是在一个步骤中储存热，并在第二步骤中使用热来完成期望的吸热化学反应。因此，每单位反应器体积所能实现的期望化学反应量与体积传热速率直接相关。由此，较低的传热速率需要较大的反应器体积，从而实现相同量的期望化学生产。较低的传热速率会从RFR流中捕获热不充分，从而导致更大的明显热损失和因此更低的效率。较低的传热速率还会导致更长的循环时间，因为储存的热被更缓慢地使用并由此在给定的床温度规格下将持续更长的时间。历史上的具有av低的格子砖或卵石床填充物的RFR更大（例如更长或更耗费资金），循环时间为两分钟或更久。因此，这些反应器限制了反应器效率和实际反应器尺寸。

[0007] 作为改进，一些RFR会在床结构中使用工程填充物。工程填充物可以包括设有特殊构造的材料，例如蜂窝材料、陶瓷泡沫等。与其它床结构相比，这些工程填充物具有更高的几何表面积（av）。使用这种填充物会实现更高的气体每小时空间速度、更高的反应器体积生产率、更高的热效率以及更小更经济的反应器。不过，这些更经济的反应器使用热更加快速，因此会要求循环时间减少。变压重整工艺（PSR）便是这种优选RFR的一种示例。

[0008] 此外，由于使用这种填充物材料，反应器的尺寸会减小，从而明显节省了资金。不过，反应器填充物材料的调整影响到其它的操作特征。例如，体积性表面积（av）的增加通常借助更小的流动通道来实现，但更小的流动通道导致每单位反应器长度的压降更高。为了对此进行补偿，这些改进的RFR被构造成具有短的长度。当应用于大型石油化学应用场合时，直径被增加以便能够实现高的生产率，可由于长度受到压降限制而导致高的直径长度比（D/L）。传统的反应器设计通常收集从床涌出的流体，并将这些流体经管道线运送给某些外部阀。管道线体积与反应器直径成一定比例，因为管道线需要从整个直径收集气体。因此，对于具有高D/L比的传统反应器，管道线体积相比床内部体积会非常大。因此，对改进RFR使用传统反应器设计导致大的空隙体积（主要在管道线中），从而出现治理气体体积问题。

[0009] 不幸的是，传统反应器体积系统的某些限制使得它们无法对改进的高生产率反应器（例如循环时间短的紧凑型反应器）适当地操作。例如，传统反应器阀系统通常不能满足RFR的耐久性要求，也无法治理短的循环时间。石油化学阀可以有大约500000次循环的最大循环使用寿命（对应于小于一年的工作），这对具有快速循环时间的石油化学应用场合不够用。此外，传统阀被放置在反应器的外部，使用歧管管线在床和阀之间运送气体，并在整个床上提供均匀的流体分配。如果RFR的床宽且短，那么歧管管线有大的气体体积不得不在每次循环变化时加以治理。

[0010] 作为示例，Taga的日本专利申请No.280921/1999公开了一种高温换热器，其具有多个高温气体切换提升阀对，这些高温气体切换提升阀对对高温预热空气和高温废气在再生换热元件上的流动加以控制。

[0011] Keusenkothen等人的美国专利申请公开No.2009/0008292公开了在一种逆流型再生热解反应器系统中热解烃。

[0012] Hershkowitz等人的美国专利No.7491250公开了通过循环的填充床操作来生产合成气体，该操作包括通过预热第一区进行重整、将含烃供料与蒸汽一起引入通过第一区的进口、以及在第一区中在催化剂上进行重整来形成合成气体，该合成气体被通向第二区域加以冷却。

[0013] Hershkowitz等人的美国专利申请公开No.2007/0144940和Sankaranarayanan等人的美国专利申请公开No.2008/0142409教导了一种再生床逆流反应器，其中，对放热反应的地点进行控制。再生反应器床通过以下步骤进行再生：将第一反应物通过第一通道供给第一再生床并将第二反应物通过第二通道供给第一再生床；将第一和第二反应物在气体混合器中组合；以及进行反应以便产生受热反应产物，受热反应产物经过第二再生床将热传递给第二再生床。

[0014] Keusenkothen等人的美国专利申请公开No.2009/008292教导了在再生热解反应器系统中热解包含不挥发物质的烃。进料被加热以提供蒸气相，该蒸气相被供给热解反应器系统并被转变以形成热解产物。

[0015] Greco的美国专利申请公开No.2008/0314550教导了一种再生换热器，该再生换热器使用进口提升阀和出口提升阀，进口提升阀与出口提升阀串联操作，并定位在换热器集管空间的外部。

[0016] 因此，希望能够提供这样一种逆流反应器系统，它使得在阀与反应器床之间的死体积最小化，并使得阀的使用寿命被延长到在反应器进出口处的恶劣高温条件下能够进行数百万次循环。此外，有需要用于执行工业规模高GHSV的RFR的改进的方法和装置来，其具有改进RFR循环时间并治理在循环之间的流体清洗的阀。本发明的技术提供了克服上文描述到的一个或多个缺陷的方法和装置。

发明内容

[0017] 在第一方面，本发明涉及一种反应器，该反应器包括：a）反应器主体；b）第一集管，该第一集管与所述反应器主体接合；c）第一导管，该第一导管从所述第一集管的外部延伸到至少部分地通过所述集管；以及d）第一阀，该第一阀与所述第一导管流动连通，并控制沿着从所述第一阀延伸通过所述反应器主体的流动路径的流体流动。为本发明的目的，“流动路径”的特征可以是流体通过的总体积，包括敞开流动路径（open flow path）。为本发明的目的，“集管”可以是盘形集管，就是说集管在内部呈基本凹形的形状，例如它可以为基本圆形的、基本椭圆形的、基本准球形的、或者基本半球形的。

[0018] 在第二方面，本发明涉及一种反应器，该反应器包括：a）反应器主体，该反应器主体部分地包围反应和/或换热区域，并包括两个基本相对的敞开的端部；b）第一集管，该第一集管覆盖所述反应器主体的一个端部；c）第二集管，该第二集管覆盖所述反应器主体的相对的端部；d）固定床，该固定床包括邻近所述第一集管的区域、邻近所述第二集管的区域以及布置在这两个区域之间的中心区域，所述固定床布置在所述反应器主体内，并包括能够促使气体流的反应和/或换热的固体材料；e）与所述第一集管相关联的至少一个气体流进口，该气体流进口打开通过所述第一集管进入所述反应器主体中的通路；以及与所述第二集管相关联的至少一个气体流出口，该气体流出口打开从所述反应器主体通过所述第二集管的通路；f）至少一个进口提升阀，该进口提升阀控制所述气体流进口，并和与所述气体流进口相关联的集管集成，所述进口提升阀包括能线性促动的阀杆；g）至少一个出口提升阀，该出口提升阀控制所述气体流出口，并和与所述气体流出口相关联的集管集成，所述出口提升阀包括能线性促动的阀杆；以及h）至少一个促动器，该促动器可与f）和/或g）的所述能线性促动的阀杆接合，并通过使得所述提升阀作线性运动而打开和关闭所述提升阀，以便允许气体从所述反应器的外部通到所述反应器主体的内部，并从所述反应器主体的内部通到所述反应器的外部，从而提供能改变的流动操作。

[0019] 在第三方面，本发明涉及一种用于在逆流反应器中对至少两种流进行快速流切换的方法，所述逆流反应器包括：反应器主体，该反应器主体部分地包围反应和/或换热区域，并包括两个基本相对的敞开的端部；第一集管，该第一集管覆盖所述反应器主体的一个端部；第二集管，该第二集管覆盖所述反应器主体的相对的端部；以及固定床，该固定床布置在所述反应器主体内，并包括能够促使气体流的反应和/或换热的固体材料，所述方法包括：i）从一个或多个进口气体源引入至少一个第一气体流至与所述第一集管相关联的至少一个气体流进口，使所述第一气体流通过所述第一集管进入所述反应器主体，并且从所述反应器主体移除治理后的第一气体流，使治理后的第一气体流通过所述第二集管至与所述第二集管相关联的至少一个气体流出口；其中，上述引入的操作和上述移除的操作分别由位于所述第一集管中的至少一个进气提升阀和位于所述第二集管中的至少一个排气提升阀来控制；和ii）从一个或多个进口气体源引入至少一个第二气体流至与所述第二集管相关联的至少一个气体流进口，使所述第二气体流通过所述第二集管进入所述反应器主体，并且从所述反应器主体中移除处理后的第二气体流，并使处理后的第二气体流通过所述第一集管至与所述第一集管相关联的至少一个气体流出口；其中，上述引入的操作和上述移除的操作分别由位于所述第二集管中的至少一个进气提升阀或者其它进气流动控制装置和位于所述第一集管中的至少一个排气提升阀来控制。附图说明

[0020] 图1是根据本发明实施例的具有单个集管和相关联的阀组件的不对称逆流反应器的视图。

[0021] 图2是根据本发明实施例的具有相对的扁平集管以及相关联的阀组件和歧管的不对称逆流反应器的视图。

[0022] 图3是与用在根据本发明实施例的反应器中的扁平反应器集管相关联的阀组件和歧管的视图。

[0023] 图4是合并入根据本发明实施例的不对称逆流反应器的盘状椭圆形集管中的阀组件和歧管的视图。

具体实施方式

[0024] 本发明人已发现，可以借助将阀基本集成在反应器集管内的反应器构造或设计来获得一种逆流反应器系统，该逆流反应器系统具有在阀和反应器床之间的、减小的敞开流动路径体积，且即使在高温条件下也具有延长的阀寿命。这样的设计使得能够以最小的压降、低的死体积以及基本均匀的流动分配来引入和去除总体上大的流动体积。为了说明目的，敞开流动路径体积对应于在执行气体处理的反应器床或反应器的外部的体积，沿着流动路径在阀和反应器/换热器的床之间。该敞开流动路径体积对反应器中的气体处理贡献很小，但是可以保持大体积的、应当在反应器工作循环中的流动方向每次逆转时加以治理（manage）的气体，通过将一个步骤的气体容纳于相对步骤的产品流中或者通过提供装置和/或流体在相对的流动方向的步骤之间将气体冲出反应器外来实现这种治理。本发明的逆流反应器设计使用用于各工艺流的一个或多个阀，例如提升阀，其通常包括：盘元件，该盘元件改变由阀控制的开口；以及杆元件，驱动装置可以在该杆元件上操作。应当知道，提升阀可以包括执行与盘元件基本类似功能的其它元件，例如视特殊构造而定的其它几何形状（例如椭圆形或半球形形状）或者不同的型面。各个阀可以基本位于反应器集管内。可以为直径大的集管使用多个阀，并且歧管管线可以位于阀的外部以便给阀运送供料并从阀运走产品。

[0025] 逆流反应器甚至还有再生换热器通常对经其通过的气体执行某种处理。当流动反向时，进口附近的区域变成出口附近的区域，对一个步骤是典型进口工艺条件的气体组成或工艺条件突然接近甚至流入下一个步骤的出口。对于不对称逆流反应器，在交替步骤中的气体会大不相同。在一个步骤中的杂质可能并不适合下一个步骤。例如，在蒸汽重整中，再生流会大部分由氮气组成，而重整流则会大部分由氢气组成，产生的问题会是来自再生工艺的余留氧气是重整产品氢气中的污染物。现有技术中通过提供这样一种反应器来使污染问题的程度最小化，即，这种反应器使得在步骤结束时留在反应器中的气体体积最小化。附加的步骤会被执行以减轻气体携带的程度或影响。可以在一个步骤结束时清洗反应器来消除问题组分。在上述蒸汽重整示例中，可以引入惰性气体到反应器中，以便在开始制造氢气之前清除余留的氧气。清洗气体可以使用在本申请中所描述的附加的提升阀组来引入，或者可以经由较传统的装置（例如经外部有较传统的治理阀和歧管的集管通过的导管）来引入。如本文所描述地，实现床速度的高均匀性对于清洗蒸汽来说会没有对反应蒸汽那么重要，因为对处理这些清洗蒸汽的期望有所降低。备选地，对于因循环而生的污染物，可以在反应器后工艺（post-reactor process）中来调节。例如，在蒸汽重整步骤后余留在反应器中的烃可以作为燃烧产品污染物借助烟气中的催化转变器来处理，以便烧掉剩余的燃料。反应器后工艺和/或清洗要求的量通过使用如本文所描述的反应器得以最小化，该反应器使余留在反应器内的不必要的气体体积最小化。

[0026] 在第一方面，如前所述，本发明涉及一种反应器，它包括：a）反应器主体；b）第一集管，该第一集管与反应器主体接合；c）第一导管，该第一导管从集管外部延伸到至少部分地通过所述集管；以及d）第一阀，该第一阀与第一导管流动连通，并控制沿着从第一阀延伸通过反应器主体的流动路径的流体流动。在特定实施例中，术语“导管”所描述的那些反应器部分可以提供从反应器主体外部地点（location）朝向反应器主体通过集管的至少一部分或者与集管相关联的阀座的流体流动的路径。在一些实施例中，导管完全延伸通过集管并进入反应器主体中。在某些实施例中，导管可以包括歧管或者反应器的引导流体从反应器主体外部朝向反应器主体流动的其它部分。为了本发明的目的，“流动路径”的特征可以是在反应器内供反应物和/或产品流动通过的空间。流动路径体积通常由以下组成：i）在反应器床的固体-流体接触部分内的填充流动路径体积（将在下文描述其特征）和ii）在阀与反应器床以及反应器床内的任何敞开流动部分之间的敞开流动路径体积（将在下文描述其特征）。通常，反应物或产品流体通过控制进口阀流入反应器中，并通过控制出口阀流出反应器外。流体在进口阀和出口阀之间穿行时行经与反应器内容物基本接触的区域（称为填充流动路径体积）以及与反应器床内容物几乎不接触的区域（称为敞开流动路径体积）。反应器体积内的当流动流体从进口阀到出口阀时能够通向流动流体的路径的总和在本文中被认作流体“流动路径”，它包括填充反应器体积和敞开反应器体积。通常，这两个体积总计为在处于流动路径的相对两端处控制沿流动路径的流体流动的阀之间的、可用于流动的总反应器体积。有利的是，这些体积在阀处于关闭位置时进行测量和计算。通常，在反应器容器周边处的隔离材料的体积并不认为是任一个流动路径体积的一部分，因为不会期望有任何行经隔离处的实质性流动。只要固体以优选为距流体流动路径小于2厘米（cm）的距离合理地接近流体流动路径，那么基于本体（bulk）计算的体积要包括在反应器组成部件内的固体和空隙空间。

[0027] 在本发明的一些实施例中，反应器还包括以下部件中的至少一个：e）第二集管，该第二集管与反应器主体接合；f）第二导管，该第二导管从第一集管或第二集管的外部延伸到至少部分地通过相应的集管；以及g）第二阀，该第二阀与第二导管流动连通，并控制沿着包括从反应器主体延伸至第二阀的部分的流动路径的流体流动。

[0028] 在一些实施例中，当流动路径中的流体沿第一流动流动方向时，第一阀处于基本打开的位置中，而当流动路径中的流体沿相对的第二流动方向流动时，第一阀处于基本关闭的位置中。反应器具有在至少一部分流动路径的相对两侧上的第一阀对，其中，当流动路径中的流体沿第一流动方向流动时，第一阀和第二阀各自处于基本打开位置中，而当流动路径中的流体沿相对的第二流动方向流动时，第一阀和第二阀各自处于基本关闭位置中。

[0029] 在一些实施例中，反应器还包括：h）第三导管，该第三导管从第一集管或第二集管外部延伸到至少部分地通过相应的集管；i）第三阀，该第三阀与第三导管流动连通，并控制沿包括从反应器主体延伸至第三阀的部分的流动路径的流体流动；j）第四导管，该第四导管从第一集管或第二集管的外部延伸到至少部分地通过相应的集管；以及k）第四阀，该第四阀与第二导管流动连通，并控制沿包括从反应器主体延伸至第四阀的部分的流动路径的流体流动。反应器具有第二阀对，其包括在流动路径的至少一部分的相对两侧上的第三阀和第四阀，并控制沿相反的第二流动方向的流动，其中，当流动路径中的流体沿第一流动方向流动时，第三阀和第四阀各自处于基本关闭位置中，而当流动路径中的流体沿相反的第二流动方向流动时，第三阀和第四阀各自处于基本打开位置。

[0030] 在某些实施例中，反应器是能够通过对称的再生反应器循环（即在两个方向具有相同的化学反应或反应）来操作的再生反应器。对称循环通常用于相对温和的放热化学反应，示例是再生热氧化（RTO）和热重整（ATR）。

[0031] 在其它实施例中，反应器是能够通过不对称的再生循环来操作的再生反应器（即不对称逆流反应器，其中，化学反应或反应根据循环中的每个步骤或方向性流动而变化）。不对称循环可以用于执行吸热化学反应，且期望的吸热化学反应与不同的放热（通常燃烧）化学反应配对，以便提供用于吸热反应的反应热。不对称循环的示例是Wulff裂解工艺和变压重整工艺（PSR）。不对称逆流反应器通常有用于顺流的进口，反应物被供给该进口，反应物与用于逆流的进口所提供的反应物不同。例如，变压重整（PSR）是这样的方法，它在用于顺流的进口中提供氧化气体作为其一个反应物，并向反应器的用于逆流的进口提供烃-蒸汽气体混合物作为第二反应物。可以沿顺流方向引入多个反应物来提供组合的顺流，也可以沿逆流方向引入不同的反应物组合来提供组合的逆流。在任何情况下，不对称逆流反应器都要求组合的顺流和组合的逆流在组成上不同。

[0032] 在其它实施例中，反应器包括一个或多个附加阀，每个附加阀经由附加导管而与第一导管、第二导管、第三导管或者第四导管中的一个导管流动连通，该附加导管至少部分地延伸通过所述附加导管的相应的集管，每个附加阀与和所述附加导管流体连通的任意其它阀同相操作，并控制沿着包括从反应器主体延伸至相应的阀的部分的流动路径的流体流动。在这些实施例中，术语“流动连通”或“流体连通”的意思是直接流动连通，即没有插入阀或其它关闭装置来阻碍流动，还意味着在集管或附装的歧管内的流动连通，即并不借助反应器流动路径来进行流体连通。这种实施例所包括的附加导管有整个地位于集管内将流体运送至其相关联阀的附加导管。例如，导管从集管的外部进入集管（作为主导管），并分支成伸向不同阀的一个或多个“附加导管”（或次级导管），这些阀控制从导管通过阀到流动路径的流动，该流动路径被引导通过反应器主体。同一流动路径可以被由沿顺向方向和向后方向两个方向的流体流使用，方向根据反应器中的哪些阀是打开的而哪些阀是关闭的来决定。为了本发明的目的，根据特定反应器设计，“附加导管”可以是主导管或次级导管。因此，在一些实施例中，两个相邻的阀（通常在同一集管中）承载同一反应物或气体流，并同相操作。

[0033] 在本说明书多处使用的术语“同相操作”涉及两个或更多个进口阀或两个或更多个出口阀基本上一起打开和关闭，基本上一起也就是说具有至少80%的重叠、或者说至少90%的重叠（100%的重叠是相同的或完全地同相）。例如，考虑到阀处于某种状态（即打开或关闭）中的时间间隔，至少80%（或者说至少90%）的时间间隔对于“同相”的所有阀来说是普遍的。在其它实施例中，阀相位的公差更紧些，使得在阀变化之间的时间余量更少。在这种实施例中，考虑到阀正在改变状态（即打开或关闭）的时间间隔，至少80%（优选地至少
90%）的时间间隔对于“同相”的所有阀来说是普遍的。在本发明技术的某些实施例中，同相的阀可以有从打开开始运行至关闭的一定时间范围。作为示例，第一阀可以在时间0开始打开，且处于同一相中的最后阀可以在将来的某个时间t0（通常是阀打开时间或者在一些实施例中为阀打开中时间的很小一段时间）开始打开，并仍然具有相同的流体流动组成和方向。同相的阀可以打开至相同或不同的升程高度。对于同相的阀，从升程高度最高的阀至升程高度最低的阀，最低的升程高度可以低至为升程高度最高的阀的升程高度的20%，或者甚至50%。

[0034] 第一导管可以穿过集管的上外表面，而“附加导管”则可以整个包含在集管内，尽管在一些实施例中与附加导管相关联的阀的驱动机构虽在集管中但可以穿过集管。备选地，这种相关联的阀可以由与促动主导管相关联的阀的同一促动机构来促动。在操作过程中，反应器的这些实施例通常包括用于顺流进口（或进气口）、顺流出口（或排气口）、逆流进口（或进气口）和逆流出口（或排气口）的四个基本主导管，并且具有与每个主导管相关联的至少一个阀。在一些实施例中，多个阀可以与至少一个基本导管相关联。附加阀增加了与其相关联的导管的容量。通常，与特定主导管相关联或者与该主导管的相关联次级导管相关联的阀基本上一起同相操作，以便提供在一个方向上沿特定流动路径的流动。反应器的某些实施例仅利用在集管外部延伸的主导管，而没有次级导管存在。这样以来，对这些可从反应器的外部接近的相关联的阀维修起来会更加方便。

[0035] 在反应器的某些实施例中，反应器主体包括反应器床，并且流动路径的体积包括i）在反应器床的固体-流体接触部分内的填充流动路径体积和ii）在阀和反应器床之间的敞开流动路径体积，以及在反应器床内的任何敞开流动部分。通常，填充流动路径体积包括在反应器床内的、距固体-流体接触表面的距离小于2cm（优选地距固体-流体接触表面的距离小于1cm）的所有体积。这样定义时，填充流动路径体积包括沿流动路径的固体和流体体积。通常，它表示反应器床的区域的本体体积，反应器床包含床填充物并且流体通过该反应器床流动。在反应器床的固体-流体接触部分的所有区域中，反应器床的固体-流体接2 3
触部分具有大于0.5cm/cm 的润湿面积。在本文中使用的术语“润湿面积”表示被单位体积除开的在该单位体积中的流体/固体边界的面积。在本发明中使用的“润湿”的意思只是在流体和固体之间的交界面，而并不意味着与特定流体例如水接触。在本领域中，润湿面积也称为填充物表面积，有时称为几何表面积，且本领域中应当知道包括与通过床的本体流动相关的通道中的流体/固体边界。因此，润湿面积通常并不包括可能在填充物或通道壁中的任何微孔内的面积。在一些实施例中，敞开流动路径体积与填充流动路径体积的比率小于1，优选地小于0.5。填充流动路径体积通常通过计算当流体经过反应器主体时在流动路径中产生固体-流体接触的体积。敞开流动路径体积构成在反应器主体的流动路径中的体积的剩余部分，不仅可以包括反应器主体中在反应器床上方和下方的那些空间，还可以包括在反应器床内并不发生固体-流体接触的区域，例如混合区或者在反应器床内没有提供固体与沿流动路径流动的流体紧密接触的表面的任意其它区。为了方便，敞开流动路径体积通常在所有阀都处于其关闭位置时进行计算。

[0036] 在一些实施例中，反应器床包括固定的床芯，该固定的床芯包括能够换热的固体材料。该固体材料选择为耐受反应器内的物理和化学条件，并能够包括金属、陶瓷或其它材料（视期望的反应类型而定）。例如，低温蒸汽重整或蒸汽裂化应用场合可以使用金属或硅-铝材料，而温度更高的热解反应器可以使用高纯度的氧化铝组成部件。反应器床的结构能够包括具有混合装置的中心混合区，例如在公布的美国专利申请公开No.2007/0144940中的反应器床的那些结构通过引用被并入本文中。在某些实施例中，至少一个阀是提升阀，该提升阀包括与阀杆元件连接的盘元件。提升阀的盘元件通常有面对邻近的反应器床表面的表面，与在内燃机中所遇到的类似。盘元件的表面可以基本为圆形（round），以便安坐在基本圆形的开口中。为了本发明的目的，术语“基本圆形”可以包括椭圆形形状，例如在某些高性能发动机中所找到的一样。该表面也可以是平的或具有型面。在某些实施例中，提升阀的盘元件可以相对于该开口（盘元件在该开口上操作）向内或向外形成型面。

[0037] 在一些实施例中，提升阀的表面基本平行于邻近的反应器表面。用于本发明技术的其它合适阀为本领域技术人员已知，并能够包括旋转阀、套阀、滑阀、柱塞阀和蝶形阀。制成阀的材料能够承受在反应器中的特殊阀地点遇到的条件，例如温度、暴露于蒸汽和/或反应物、压力、反应器维护计划等。对于极高温度条件能够使用陶瓷，而金属阀适用于低于该温度的大部分应用场合。根据反应器的设计，提升阀朝向反应器床打开，或者背离反应器床打开。提升阀朝向反应器床打开的某些实施例会是优选的，因为容易治理在管路和/或集管设计中的流量和压降。提升阀背离反应器床打开的某些实施例会由于两个原因而成为优选。第一，为了释放例如当压力足以克服由偏压关闭弹簧产生的作用力时在过压反应器中的压力。这能够消除使用单独的减压阀的需要，且当反应器易于快速积累压力时可以是有用的。而且，这种实施例与提升阀朝向反应器床打开的实施例相比提供了在反应器中的更小死空间。在这样的实施例中，流量分配器是有用的，以便控制形成不同流动图形，并填充在反应器中的附加死区空间。

[0038] 在某些其它实施例中，气体分配器机构可以位于阀和床表面之间。示例性气体分配器机构在美国专利申请公开No.2007/0144940中得以描述。气体分配器机构可以用于将气体导向床内的选定通道。在优选实施例中，在完全打开的阀和床表面之间的间距（例如在盘元件直径的5%至200%之间）提供了用于这种分配器的足够空间。不过，这种机构的存在以及其它的反应器特征件（例如床支撑结构）会导致变化的间距和/或导致床-阀间距在优选范围的较高端处加以选择。

[0039] 通常，在操作过程中，在处于完全打开位置的提升阀盘元件的平的或具有型面的表面与反应器床表面之间的距离在盘元件直径的5%和200%之间，优选是在盘元件直径的20%和80%之间。提升阀通常包括提升阀杆元件或杆，其延伸至在它的集管外部的地点。阀杆可以由衬套和/或阀引导件围绕，该衬套和/或阀引导件对阀提供支撑，并允许沿线性路径的运动以便在操作过程中引导并在一些情况下密封阀。在一些实施例中，阀杆密封件与阀杆相关联，所述阀杆密封件例如是在往复式压缩机中通常可见的杆填充物。对于本发明的目的，在一些示例中，尽管单独的阀密封件更不易于在使用中磨损，但是阀杆密封件可以与衬套或阀引导件相同。

[0040] 在反应器的某些实施例中，每个阀与可从外部接近的阀座相关联，该阀座装配在它的通向反应器主体的相应进口内和/或离开反应器主体的相应出口内，并通过任意合适的密封装置密封至集管，密封装置例如是垫圈，该垫圈通过将阀组件附装至它的相应进口的凸缘来保持就位。备选地，阀组件能够经由可旋转的锁定机构（例如转动锁定或卡扣机构）附装至它的相应进口。在其它实施例中，阀座可以通过使用拧入式或压入式座件或者通过将阀座机械加工至集管自身而与阀组件分离地安装在集管中。

[0041] 在一些实施例中，提升阀包括能线性促动的阀杆，该阀杆可与促动器接合，以便通过使阀作线性运动而打开和关闭阀。促动器是在至少一个方向上进行气动促动、液压促动、电磁促动的促动器中的至少一种。在其它实施例中，促动器能够由凸轮轴沿至少一个方向促动。还能够使用例如弹簧的备选返回机构，其在某些实施例中例如带有阀关闭偏压。备选促动方法采用在共用于特定的流体流动流的线性对齐的多个阀上的公共促动器。

[0042] 在某些实施例中，提升阀能够包括圆形的盘元件，该圆形的盘元件与固体柱形杆元件连接。提升阀的直径（DP）（下标“P”用于提升阀）能够横越盘元件来测量。升程（LP）可以作为提升阀平移以产生用于流动的敞开面积的距离来测量。提升阀的特征还可以在于阀之间的间距。间距（SP）描述中心至中心的间距。因此，如果两个等直径（DP）阀具有正好等于DP的间距（即DP的100%），两个提升阀的盘元件可以恰好在它们的周边上相互接触。阀间距或者在阀之间的间距的特征可以在于阀的中心至中心的测量值作为阀直径（DP）的百分数。当阀更靠近在一起时，它们将对反应器的内部产生流动限制，还对外部产生可构造性问题。另外，较大的阀间距产生关于流动面积充分性和进入床中的流量分配的顾虑。因此，合适的阀间距应当平衡这些对立因素。阀的间距通常在阀直径的120%和400%之间，优选是在140%和200%之间。对于在直径不同的阀之间的间距，可以使用平均直径作为除数。
这样的优选间距应用于在给定集管上的相邻阀中的每个阀，而不管这些阀是否运送相同的流。并不期望相邻阀中的每个阀都具有相同的间距，但优选是相邻阀中的每个阀具有在所提供范围内的间距。

[0043] 在某些实施例中，与特定集管相关联的圆形提升阀为基本圆形，直径均匀，且中心至中心的间距为提升阀盘元件的平均直径的120%至400%，优选是中心至中心的间距为提升阀盘元件的平均直径的140%至200%。

[0044] 在一些实施例中，反应器提供了以下的至少一种：当流体流动通过阀时的阀压降，该阀压降为反应器内部压降的1%至100%；ii）对于进口流和出口流中的一个流的总流提升阀流动面积与反应器流动面积的比率，该比率具有从1%至30%的范围；iii）提升阀直径，该提升阀直径在最小值DPMIN和最大值DPMAX之间，最小值DPMIN由以下等式1（e1）确定：

[0045] （DPMIN）[英寸]＝0.1484+0.4876*DB[英尺] e1

[0046] （DPMIN）[cm]=0.3769+0.0406*DB[cm] e1a

[0047] 其中，DB是流动面积直径，单位在方括号中表示，而最大值DPMAX由以下等式2（e2）确定：

[0048] （DPMAX）[英寸]=1.6113+1.8657*DB[英尺] e2

[0049] （DPMAX）[cm]=4.0927+0.1555*DB[cm] e2a

[0050] 其中，DB是流动面积直径，单位在方括号中表示；iv）LP/DP（阀升程与提升阀直径的比率），具有在3%和25%之间的范围；以及v）至少50微妙的阀提升时间。可以知道，提升阀流动面积APFI与阀的直径、升程和数目相关，并由以下等式3（e3）来确定：

[0051] APFI=NFI*π*DPFI*LPFI e3

[0052] 其中，FI表示“顺流进口”，A是面积，N是阀数目，D是直径，L是升程。

[0053] 通常，反应器提供了以下的至少一种：i）当流体流动通过阀时的阀压降，该阀压降为所述反应器的内部压降的5%至20%；ii）对于进口流和出口流中的一个流的总流提升阀流动面积与反应器流动面积的比率，该比率具有从2%至20%的范围；iii）提升阀直径，该提升阀直径在最小值（DPMIN）[英寸]=0.1484+0.4876*DB[英尺]与最大值（DPMAX）[英寸]=1.6113+1.8657*DB[英尺]之间，其中，DB是以英尺计的流动面积直径；iv）LP/DP（阀升程与提升阀直径的比率），具有在5%和20%之间的范围；以及v）在100和500微秒之间的阀提升时间。此外，对于特定进口流或出口流的总流提升阀流动面积与反应器流动面积的比率在1%至30%之间，优选是在2%和20%之间。

[0054] 在某些实施例中，反应器的特征也可以是在提升阀和床填充物之间形成的距离或间隙。例如，开口间隙（GO）是当阀打开时在反应器床表面和面对邻近的反应器床表面的提升阀的平的或有型面的表面之间的距离，并限定关闭间隙（GC）作为阀关闭时的距离。在多个实施例（例如图3所示实施例）中，这些值（GC-GO）之间的差值等于升程LP。

[0055] 使用提升阀可以在阀打开时借助大的流动面积来实现高的流速。流动面积总体上已知为阀周长（π*DP）和阀升程（LP）的乘积。在提升阀中，与其它阀中相同，在流体流过阀时发生一定程度的压力减少（称为压降）。类似的，还有当流体流过在阀之间的包括反应器内部内容物的流动路径时产生的压降。阀压降与总反应器压降的比率的合适范围能够平衡对立因素，其中，低的阀压降对于在床内的流动分配来说是优选的，而高的阀压降对于高流速和更小/更少的阀来说是优选的。因此，阀压降通常在反应器内部压降的1%和100%之间，优选是在反应器内部压降的5%和20%之间。

[0056] 提升阀逆流反应器的很多应用场合有利地依据作为反应器流动面积百分数的用于各流的提升阀流动面积来规定，且各流的提升阀的流动面积从在该流中的提升阀数目和特征计算，且反应器流动面积被计算为反应器床接纳或排放流量的横截面积。例如，考虑到用于流（该流在用于顺流方向的流动进口）的一组NFI个提升阀（其中，FI=顺流进口），总提升阀流动面积（APFI）为NFI*π*DPFI*LPFI。对于典型的柱形反应器（具有沿柱体轴线的流动），2
DB是床直径，因此反应器流动面积是1/4πDB。用于总流提升阀流动面积与反应器流动面积的比率的典型合适范围平衡了对立因素，这与压降的情况相同。用于每个特定进口或出口流的阀的数目和尺寸能够选择，以便提供在1%至30%之间并优选在2%和20%之间的对于特定进口或出口流的提升阀流动面积与反应器流动面积比率。换句话说，通过对于顺流进口或逆流出口的提升阀流动面积的流动可以作为反应器流动面积的百分数在反应器流动面积的1%至30%之间，优选是在2%和20%之间。在一些实施例中，逆流反应器的很多应用场合有利地依据特定提升阀直径和升程来规定。提升阀直径（DP）被有利地规定为与反应器流动面积的直径（DB）成比例。对于非柱形反应器流动面积，等效直径可以计算为（4A/
1/2
π）。合适范围的直径将满意地平衡对于高流速、均匀流动分配和最小复杂性的对立需求。优选的提升阀直径并不是简单的直径的分数，而通常是在床直径变化时也连续改变。
提升阀直径的范围能够在最小值（DPMIN）和最大值（DPMAX）之间，其中，这些最小值和最大值在下面的等式中表示为床直径的函数：DPMIN[英寸]=0.1484+0.4876*DB[英尺]和DPMAX[英寸]=1.6113+1.8657*DB[英尺]。

[0057] 阀升程（LP）与提升阀直径（DP）的比率的合适范围平衡了阀压降、阀效率、床流动均匀性和改善的机械复杂性的因素。阀升程比率（LP/DP）通常在3%和25%之间，优选是在5%和20%之间。

[0058] 进一步对于提升阀流动面积、直径和升程的上述尺寸，提升阀流动面积能够通过以下几何等式而与阀的直径、升程和数目相关：APFI=NFI*π*DPFI*LPFI（例如对于一个流；下标FI表示顺流进口）。反应器中的合适阀数目是根据为其它参数而定的规格的反应器设计的结果。根据这里提供的规格进行的设计得出平衡多个对立目标的阀数目。使用更少阀将导致这些阀更大，以便满足流动面积要求。更大的阀要求更大的升程和更大的阀-床间隙（GO），因此增加了在反应器集管和反应器床之间的距离，从而导致更多的敞开流动路径体积。太多的阀除了需要更多的复杂歧管，它们自身还增加了反应器成本。包括这些特征的示例性设计能够在示例1和示例2以及图1和图2中直到。

[0059] 在本发明的一个或多个实施例中的反应器使得在阀组件和进入反应器床的进口之间有不期望的小间隙。使该间隙最小化将有利地使不利于逆流反应器效率的反应器敞开流动路径体积最小化。敞开流动路径体积与反应器床和阀之间的空间相关联。敞开流动路径体积没有任何实质量的催化剂、填充物或传热固体，因此对于在反应器内进行的气体流处理基本没有贡献。不过，在敞开流动路径体积内的流体仍然在流动路径内，因此当流动方向逆转时会从一个步骤传递至下一个步骤，或者会在流动方向逆转之前需要清洗流体来进行恢复。本发明的一个或多个实施例减少了敞开流动路径体积，从而导致从一个步骤至下一个步骤的更低的清洗需要和/或更低产品损耗。使用的填充物的主要传热特性在变压重整领域中为公知，且当以本发明所规定的方式使用和定位提升阀时会导致不期望的流动分配特性。分配空间（特征在于在开口提升阀和反应器床表面之间的高度）可以在反应器中最小化。对于进口阀，床至提升阀的高度（GO）通常为提升阀直径的20%至80%。由于良好的流动分配更少考虑出口或排气阀，因此最小的床至提升阀高度可以比对于进口或进气阀的床至提升阀高度更小。通常，对于出口阀，床至提升阀的高度（GO）的范围为提升阀直径的5%至80%。这些阀具有有利的最小间隙尺寸。更大的间隙可以用于适应其它反应器间隔，例如床支撑件或燃料分配系统。

[0060] 在工业柴油发动机的典型示例中，阀提升时间为大约0.004秒（4微秒）。通常，这些阀利用凸轮轴来打开，且阀在某个曲柄角度上打开，通常在曲柄轴旋转大约25度时从完全关闭至完全打开。在反应器中使用的阀可以利用气动促动器来打开，并能够在关闭之前保持在完全打开位置一段时间。用于阀的打开和关闭时间基于反应器的总循环时间。在本发明的一些实施例中使用的提升阀所具有的提升时间在提升阀发动机领域中是不曾预测到的。阀打开定时是有区别性的，因为阀打开速率控制在逆流床系统内的速度变化，且这些变化影响床性能和耐久性。在本发明技术中并不希望太快的阀提升时间（例如在发动机中采用的阀提升时间），因为这样的时间导致床速度的太快变化。通常，阀的提升时间可以大于50微秒，例如在50和1000微秒之间，优选是在100和500微秒之间。整个循环的持续时间定义为τ，阀的总升程定义为λ。通常，采用了反应器的工艺要使用一组两个或更多反应器，这样，一个或多个反应器沿顺向方向操作，而一个或多个其它反应器沿逆向方向操作。单个反应器可以保持在顺流或逆流步骤中的持续时间为总循环时间（τ）的大约15%至大约80%，根据反应器的数目和循环的设计而定。阀的提升时间可以具有从0.01τ至0.05τ的范围。

[0061] 如前所述地，在第二方面，本发明涉及一种反应器，它包括：a）反应器主体，该反应器主体部分地包围反应和/或换热区域，并包括两个基本相对的敞开的端部；b）第一集管，该第一集管覆盖反应器主体的一个端部；c）第二集管，该第二集管覆盖反应器主体的相对的端部；d）固定床，该固定床包括邻近第一集管的区域、邻近第二集管的区域以及布置在这两个区域之间的中心区域，固定床布置在反应器主体内，并包括能够促使气体流的反应和/或换热的固体材料；e）与第一集管相关联的至少一个气体流进口，该气体流进口打开通过第一集管进入反应器主体中的通路；以及与第二集管相关联的至少一个气体流出口，该气体流出口打开从反应器主体通过第二集管的通路；f）至少一个进口提升阀，该进口提升阀控制气体流进口，并和与气体流进口相关联的集管集成，进口提升阀包括能线性促动的阀杆；g）至少一个出口提升阀，该出口提升阀控制气体流出口，并和与气体流出口相关联的集管集成，出口提升阀包括能线性促动的阀杆；以及h）至少一个促动器，该促动器可与f）和/或g）的能线性促动的阀杆接合，并通过使得提升阀作线性运动而打开和关闭提升阀，以便允许气体从反应器的外部通到反应器主体的内部，并从反应器主体的内部通到反应器的外部，从而提供能改变的流动操作。

[0062] 在该方面的特定实施例中，反应器还包括：i）与第二集管相关联的至少一个气体流进口，该气体流进口打开通过第二集管和反应器主体的通路；以及与第一集管相关联的至少一个气体流出口，该气体流出口打开通过反应器主体和第一集管的通路；还有与f）、g）和h）类似的相关联的进口提升阀或其它进口流动控制装置、出口提升阀以及促动器。

[0063] 前文所述的第三方面涉及一种用于在逆流反应器中对至少两种流进行快速流切换的方法，逆流反应器包括：反应器主体，该反应器主体部分地包围反应和/或换热区域，并包括两个基本相对的敞开的端部；第一集管，该第一集管覆盖反应器主体的一个端部；第二集管，该第二集管覆盖反应器主体的相对的端部；以及固定床，该固定床布置在反应器主体内，并包括能够促使气体流的反应和/或换热的固体材料，所述方法包括：i）从一个或多个进口气体源引入至少一个第一气体流至与第一集管相关联的至少一个气体流进口，使第一气体流通过第一集管进入反应器主体，并且从反应器主体移除处理后的第一气体流，使处理后的第一气体流通过第二集管至与第二集管相关联的至少一个气体流出口；其中，上述引入的操作和上述移除的操作分别由位于第一集管中的至少一个进气提升阀和所述第二集管中的至少一个排气提升阀来控制；和ii）从一个或多个进口气体源引入至少一个第二气体流至与第二集管相关联的至少一个气体流进口，使第二气体流通过第二集管进入反应器主体，并且从反应器主体中移除处理后的第二气体流，并使处理后的第二气体流通过第一集管至与第一集管相关联的至少一个气体流出口；其中，上述引入的操作和上述移除的操作分别由位于第二集管中的至少一个进气提升阀或者其它进气流动控制装置和位于第一集管中的至少一个排气提升阀来控制。

[0064] 特别关注的逆流反应器应用场合可以将吸热反应与放热反应（通常为燃烧）联接。特别关注的吸热反应包括蒸汽重整、干（CO2）重整、热解、催化裂解、脱氢和脱水中的一种。
典型的热解反应包括蒸汽裂解反应（例如乙烷、石脑油和轻柴油裂解）、水热解反应（例如甲烷或重供料到乙炔的水热解）和无烃裂解反应（例如H2S到氢和硫的热解）。用于本发明技术的典型脱氢反应包括烷烃脱氢（例如丙烷脱氢）和烷基芳香烃脱氢（例如乙苯脱氢）。用于本发明技术的典型脱水反应包括甲醇和乙醇脱水。在这些应用场合中，反应器包含非常苛严的环境，因此在反应器中应用的材料的耐久性受到关注。具体而言，重整和热解环境包括高温，高温通常具有从500℃至2000℃的范围，例如从800℃至1800℃的范围，分压力下的蒸汽具有从0至5000千帕（kPa）的范围，优选是从0至3000kPa，热循环的速率具有每分钟
0.1至20个循环的范围，优选是每分钟1至15个循环的范围，氧化还原循环例如从主要存在自由氧的流至主要存在自由烃和氢的流，且总压力下的压力变动具有从0至5000kPa的范围。本发明的反应器能够在这些环境中可靠地运行。

[0065] 这里介绍了示例，其中，这些示例将本发明的技术应用于变压重整（pressure swing reforming）和热解应用场合。

[0066] 在下面的图1中示出了示例性实施例。图1是根据本发明实施例的、带有单个集管和相关联的阀组件的不对称逆流反应器的视图。反应器101包括带有反应器床103的反应器主体102，该反应器床具有基本上不透气体的分隔件104，该分隔件将反应器床分成左侧反应器床105和右侧反应器床106。反应器床的上部由单个集管107覆盖，分隔件104延伸直至该集管。集管107中的进口开口108定位在左侧反应器床105的上方，由第一导管109对该开口进行供给。例如导管109和115的导管可以是管或其它流体传送装置，其被设置成为歧管（未示出）的一部分或者从歧管延伸的延伸部。例如导管109和115的导管可以从集管107外部延伸到至少部分地通过所述集管。第一导管109可以从反应器主体102的外部朝着左侧反应器床105延伸通过集管107中的开口。顺流进口提升阀110可安坐（seat）在集管内，并在安坐时与插入集管内的单独的阀座（未示出）或集管自身接触，还控制从集管外部进入在左侧反应器床105上方的左侧上开口空间111中的流体流动。进口提升阀110在关闭退回位置中向上延伸，且当向下延伸时打开。当进口提升阀110打开时，流体从第一导管109顺流通过进口提升阀110进入流动路径，经由开口空间111通过左侧反应器床105进入反应器床103下方的下公共开口空间112中，然后流向右侧反应器床106和右侧上开口空间113，流动路径从该右侧上开口空间113延伸至顺流（forward flow）出口提升阀114，该出口提升阀可安坐在集管107中，并当安坐时与单独的阀座（未示出）或集管自身接触。安坐在集管107内的出口提升阀114控制流动从右侧上开口空间113到第二导管115的，该第二导管从出口提升阀114延伸通过集管至集管外部的位置。与进口提升阀110类似地，出口提升阀114在关闭退回位置中向上延伸，并当向下延伸时打开（可以有这样的可选结构，其中，进口提升阀110和出口提升阀114在关闭退回位置中向下延伸，并在打开位置中向上远离反应器床延伸）。第二导管115能够是管或其它流体传送装置，其被设置成为歧管（未示出）的一部分或者从歧管延伸的延伸部。第二导管115可以从反应器主体102的外部朝着右侧反应器床106延伸通过集管107中的开口，并可以用来将来自反应器床103的反应产物引导至反应器101外部的位置。

[0067] 在操作过程中，进口提升阀110和出口提升阀114基本同相（inphase），即它们基本同时一起打开和关闭。因此，当打开时，它们允许从第一导管109到第二导管115的流体流动。对应的一组阀和导管（未示出）能够提供在逆向方向上沿流动路径通过反应器床的逆流，并具有在右侧反应器床106上方的逆流进口阀和在左侧反应器床105上方的逆流出口阀。通常，第二组阀也相对于彼此基本同相操作，并与第一组阀基本反相地操作。因此，当沿顺向方向（从反应器的左侧至右侧）流动时，第一阀和第二阀（第一阀对）同时打开，而第三进口提升阀和第四出口提升阀（第二阀对）关闭。然后，第一阀对的第一阀和第二阀关闭而第二阀对打开，从而允许沿逆向方向流动。

[0068] 在可选实施例中，使用特别对称的阀图案的优点会指明阀的直径大于DPMAX，该DPMAX将在并不考虑对称的情况下选择。例如，人们可以使用与柱形反应器床设计的圆形端相关联的六个阀或七个阀的六边形图案。当中心至中心阀间距≥120%阀直径时，阀可以大至27.8%反应器直径。而且，当中心至中心阀间距≥140%阀直径时，阀可以大至23.8%反应器直径。例如，直径为96英寸（2.44米）的反应器床可以受益于直径为22.85或26.7英寸（58或67.8cm）的阀。对于这样的实施例，根据等式DPMAX（英寸）=1.6113+2.858*DB（英尺）或者（DPMAX）（cm）=4.0927+0.238*DB（cm），DPMAX可以是床直径的更大比例。应当知道，在本发明技术的范围内也可以设想其它变化形式。

[0069] 不对称逆流操作通常要求使得沿顺向方向流动的气体的组成与沿逆向方向流动的气体的组成不同。例如，沿顺向方向流动通过进气阀的气体与沿逆向方向流动通过进气阀的气体的组成不同。能够应用带有单个集管的这种反应器的反应示例包括再生热氧化器（regenerativethermal oxidizer），其在美国专利申请公开No.2007/0144940和2008/0142409中得以进一步介绍，这两篇文献的全部内容通过引用并入此文。

[0070] 应用于带有多个阀和导管的大规模热解反应器的本发明反应器的示例性实施例在下文的图2中示出。图2是根据本发明实施例的、带有两个相对的集管和相关联的阀组件的不对称逆流反应器的视图。反应器200包括柱形壁和柱形隔离层（insulation layer），在横截面视图中绘出为左侧壁202、左侧隔离层204、右侧壁206和右侧隔离层208。反应器床210包括上反应器床部分212、下反应器床部分214以及可以包含混合结构的混合区216。反应器由上集管218和下集管220覆盖，从而形成上敞开区222和下敞开区224，这些敞开区域基本包括敞开流动路径体积。逆流反应器中的这种敞开流动路径体积所包含的气体当没有例如通过在循环的这些步骤之间进行冲洗来进行适当治理时会从循环的顺流步骤跨越至逆流步骤（反之亦然）。将敞开流动路径体积最小化有利地减少了在循环过程中要加以治理的体积，从而缩短了循环时间并提高了效率。上集管218和下集管220包含开口，阀结构可以插入开口中。在集管和反应器床之间的上敞开流动路径体积或者下敞开流动路径体积还可以包含将用于燃烧的燃料直接引入反应器200中的分配管线（未示出）。

[0071] 上集管218包含各种开口，例如用于顺流进口歧管230和逆流出口歧管232的示例性开口226和228（后一开口被绘出为由提升阀占据）。顺流进口阀234和逆流出口阀236通过歧管布置并控制开口。顺流进口阀234和逆流出口阀236是提升阀，包括（如在236的情况下所绘出地）与杆元件240连接的盘元件238，该杆元件可以定位在衬套或阀引导件
241中。杆元件240与促动装置242连接，该促动装置使阀作线性运动。应当知道，开口226和228以及相关联的歧管230和232可以形成从上集管218外部延伸到至少部分地通过上集管218以便流体流动的导管。该示例性实施例有利地具有与每个阀相关联的独立的促动装置，这使得对于单个阀的促动装置故障最小化。备选地，可以设置单个促动装置来控制多个阀。总体而言，假定经过进口的反应物体积要低于经过出口的产物体积，那么用于进口歧管的开口和进口阀的直径比用于出口歧管的开口和出口阀的直径更小。在图2中，顺向进口阀被绘出为处于打开位置，而逆流出口阀被绘出为处于关闭位置。

[0072] 类似的歧管与阀的布置与下集管220相关联。下集管220包含各种开口，例如用于顺流出口歧管248的示例性开口244和用于逆流进口歧管250的示例性开口246（由于逆流进口阀254被绘出为处于关闭位置，开口246被部分地遮挡）。到246的“标记”是箭头，通过逆流进口阀254指入开口246中。开口244和246以及相关联的歧管248和250可以形成从下集管220的外部延伸到至少部分地通过所述下集管220以便流体流动的导管。顺流出口阀252和逆流进口阀254通过歧管布置并控制开口。再次地，顺流出口阀252和逆流进口阀254是提升阀，包括与杆元件连接的盘元件，该杆元件可以定位在衬套或阀引导件内。如对于顺流出口阀252所示出地，杆元件与促动装置256连接，与上文讨论类似地，该促动装置使阀作线性运动。该实施例有利地具有与每个阀相关联的独立的促动装置，这使得对于单个阀的促动装置故障最小化。备选地，可以设置单个促动装置来控制同相操作的多个阀，优选地是一组多个逆流进口阀。反应器阀设计的一部分包括对反应器进行密封，具体而言是围绕着阀对反应器进行密封，从而消除反应物和产物气体的释放。合适的密封件包括杆填充物（rodpacking），例如用于阀的杆元件或轴的往复式压缩机类型密封件。阀促动器装置提供了足够的作用力和提升时间，并满足反应器的设计寿命。通常，促动器装置是气动控制促动器，该促动器靠弹力回位（springreturned），并在促动器发生故障时被偏压至关闭状态。

[0073] 在图2中，逆流出口阀236被绘出为处于关闭位置，而顺流进口阀234被绘出为处于打开位置。因此，图2绘出反应物在从上集管218的顺流进口歧管230通过反应器床210并进入下集管220的顺流出口244中的顺流中。这时逆流阀（逆流出口阀236和逆流进口阀254）都关闭。在循环的下个相位中，顺流进口阀（234和252）关闭，而下集管的逆流进口阀254与上集管218的逆流出口阀236一起打开，促使气体从下集管220逆流通过反应器床210并从上集管218出来。

[0074] 通常，顺流阀对（每个阀对都包括顺流进口阀和顺流出口阀）与阀对的各个部件同相一起操作。一对顺流阀能够位于它们各自的集管上，彼此直接地相对，其阀杆与反应器侧边平行并由公共促动器装置来驱动。类似地，逆流阀对（每个阀对都包括逆流进口阀和逆流出口阀）彼此同相操作，并且如果需要的话可以位于它们各自的集管上，彼此直接地相对，它们的阀杆与反应器侧边平行并由公共促动器装置来驱动。通常，顺流阀对与逆流阀对直接相反地操作，使得当顺流阀对打开时，逆流阀对关闭，反之亦然。当反应器上的每个阀有它自己的促动器装置时，反应器可以在仅单个阀发生故障时继续工作，并允许对单个阀进行移除和更换而无需拆卸整个反应器。备选地，控制同一供给/产物流的多个阀可以由公共促动器来驱动。

[0075] 反应器床210包括上反应器床部分212、下反应器床部分214以及可以包含混合结构的混合区216。下反应器床也可以包括支撑床重量的结构（未示出）。典型反应器床材料包括蜂窝状整体料，其具有直的通道使压降最小化，并允许有更大的反应器长度。用在反2
应器中的蜂窝状整体料通常具有从大约每平方英寸16个通道（通道个数/in）至大约每平
2 2
方英寸3200个通道（通道个数/in）范围内的通道密度（2.5个－500个通道/cm）。备选地，对床212和214的一个或多个部分的填充物可以更具曲折性，例如泡沫整体料和填充床。用于本发明技术的典型泡沫整体料的孔密度具有从大约5ppi（孔个数/每英寸）至大约100ppi（即2-40个孔/cm）的范围。用于本发明技术的典型填充床的填充物具有润湿表-1 -1 -1
面积，该润湿表面积具有从大约每英尺60（ft ）至大约3000ft （即2-100cm ）的范围。
图2中的总流动路径由敞开区222和224中的体积以及在床212、214中的体积还有混合器
216中的体积来表示。敞开流动路径体积绝大部分由敞开区222和224组成，而填充流动路径体积绝大部分由床212、214和混合器216的区组成。

[0076] 相对于传统的阀构造，将大的提升阀集成在反应器的集管中大大减少了在反应器床和阀之间的非生产性体积量。而且，该实施例很容易构造和操作，在反应器集管上布置有足够数量的阀来提供充足的流动区域，从而允许在期望压降下操作，通常为阀压降在反应器内部压降的1%和100%之间，优选地在反应器内部压降的5%和20%之间。在图2的上下文中，反应器内部压降可以包括在上开口区（222）和下开口区（224）之间的压力差。在图2的上下文中，阀压降包括在歧管（例如230）和恰好在打开阀（例如234）之外的开口区（例如222）之间的压力差。如前所述，阀压降通常在反应器内部压降的1%和100%之间，优选是在反应器内部压降的5%和20%之间。而且，从阀涌出的流体流能够充分地分配在床的整个宽度上。该实施例能够与反应器床一起使用，该反应器床基本包括沿流动方向的平行通道（如上一段中指出地），例如能够消除流的任何径向分散的蜂窝状整体料。有利的逆流反应器技术提供了越过床横截面的高的速度均匀性（其例如经由速度的标准偏差来度量），由此在通过床的轴向路径中的滞留时间可以是相近似的。具体而言，用于变压重整和热解的逆流反应器技术要求在反应器床填充的外部的敞开体积中的高度流量分配（flowdistribution），因为一旦到床的内部，例如在蜂窝形结构中的平行通道组成部件便会限制流量的进一步重新分配。本发明的技术的特别有用之处在于设置了集成有集管的提升阀反应器，其将来自集成的提升阀的流量分配进入平行通道蜂窝形床填充中。

[0077] 图3显示出反应器上集管300的详细的竖直横截面，示出了相关联的集成的阀组件在反应器床表面301上方在歧管内放置就位。顺流进口阀组件302包括阀安坐装置304，该阀安坐装置304邻接（interface）在集管和阀组件之间，并附装至集管中的开口内以提供集管中的顺向进口开口。顺流进口阀组件302还包括提升阀306，该提升阀有与杆元件310连接的盘元件308，杆元件310由中空的柱形阀引导部件312部分地围绕，将阀安坐装置和阀引导装置连接的支撑臂314从该阀引导部件延伸。顺流进口阀组件302延伸通过用作通向阀开口的输送管件的竖直歧管管件315。竖直歧管管件315与水平歧管管件316相交，进口反应物气体通过该竖直歧管管件引导至阀，经其通过并最终被引至反应器床301。
从水平歧管316和竖直歧管315流动的流体至少部分地通过集管300中的开口，其提供了为流体从集管300外部流动到至少部分地通过所述集管的导管，使得流体当提升阀306处于打开位置时连续流动经过阀安坐装置304。导管可以包括阀安坐装置304、中空的柱形阀引导部件312、竖直歧管管件315、水平歧管管件316、阀促动部件320和/或用于进口阀组件302的组件的轴环318。竖直歧管管件315由阀组件的轴环318覆盖，阀引导部件312和阀杆部件310通过该轴环318延伸。在轴环318的顶部有阀促动部件320，其气动地控制阀杆元件的线性运动，并由此控制流体通过由阀安坐装置304围绕的顺流进口开口。直径更大的逆流出口阀组件322被附装在上集管中的逆流出口开口处。阀组件324、326和328分别表示另外的阀组件，即顺流进口阀组件324、逆流出口阀组件326以及另一个顺流进口阀组件328。每个另外的阀组件与上文描述的顺向进口阀组件类似。顺流进口阀组件320、
324和328被示出为它们的阀处于关闭位置中，而逆流出口阀组件322和326被示出为它们的阀处于打开位置中，还示出了Lp或者说是升程、Go或者说是开口间隙、以及Gc或者说是关闭间隙。

[0078] 各阀组件包括：阀座、与阀座匹配的盘、被附装至盘的杆、杆的引导件、从阀座附装至引导件的附装结构、线性轴承、密封件系统以及促动器。阀座可以附装至引导件并在被安装到集管中之前已装配好，阀座可以被压入或拧入集管中，或者在可以利用包括歧管和阀的集成集管的情况下可以被机械加工到集管中。盘可以为圆形、椭圆形、半球形或者允许附装杆以促动盘的任何期望的形状。圆形或椭圆形盘会是最高效的形状。阀杆的引导件包括用于阀杆的线性轴承和密封件。促动器可以是电磁促动器、气动促动器、液压促动器或者在工艺所期望的速率（取决于循环时间）下旋转的凸轮轴。促动器可以同时使数个阀运动，或者可以单独地使每个阀运动。在阀座被附装至引导件的情况下，当须要更换阀组件时，可以包括上文罗列的组成部件的阀组件能够作为整体（unit）很容易地从反应器集管移除，从而方便维修反应器。组件可以借助在歧管顶部处的凸缘上的螺栓附装到反应器集管中。备选地，使用转动锁定类型（或卡口）系统，其中，插入阀组件并转动阀组件直到它锁定就位。不过，这对于更大的阀和温度更高的流并不优选。

[0079] 在可选实施例中，每个集成阀组件包括：阀安坐装置，该阀安坐装置可紧固至集管中的开口；支撑臂，该支撑臂将阀安坐装置紧固至中空的阀引导件；在阀引导件内的阀杆元件，该阀杆元件被紧固至一盘部件，其线性调节动作使进入反应器的流量变化；围绕阀引导件的轴环，该轴环可紧固至竖直歧管管件的上开口，促动部件位于竖直歧管管件的顶部，可以与阀杆元件接触使阀杆元件作线性运动。当须要更换阀组件时，每个集成阀组件可以作为整体很容易地从反应器集管上移除，从而方便维修反应器。阀座组件通常经由在歧管顶部处的凸缘附装至集管，并且集成的组件通过歧管下降就位。这种布置要求在三个地方密封阀组件。凸缘用垫圈来密封，阀杆使用往复式压缩机密封件来密封，并且附装至反应器集管的阀座用唇密封件密封。附装和密封阀组件到反应器中的备选装置可以是转动锁定类型（或卡口）系统，其中，将组件插入并转动整个组件直到它锁定就位。然而，这对更大的阀和温度更高的流来说不是优选的。在本发明的一些实施例中，尤其是在阀打开进入集管而不是进入反应器中的情况下，或者在集管对于安装和移除阀而言是可移除的情况下，阀座借助拧入式或者压入式座件或者通过将阀座机械加工到集管自身中来与阀组件分离地安装在集管中。

[0080] 图4绘出了盘状的、基本上椭圆形的上集管400的详细的横截面，还绘出了在相关联的歧管中安置就位的相关联的集成阀组件。集管的外部由基本上椭圆形的外壁401限定，该外壁厚度足以包含在使用时遇到的操作压力。顺流进口阀组件402包括阀安坐装置404，其被附装在集管的平底板405（该底板毗邻反应器的反应区并提供屏障）的顺向进口开口处。该平底板405提供了将阀安坐组件404附装至其上的表面，但该表面不作为压力边界。顺流进口阀组件402还包括提升阀406，该提升阀具有与杆元件410连接的盘元件408，杆元件部分地被中空的柱形阀引导部件412围绕，支撑臂414从该柱形阀引导部件延伸，将阀安坐装置与阀引导部件412连接。顺流进口阀组件402延伸通过竖直的歧管管件415，该歧管管件作为通向底板405中的阀开口的输送管件。竖直歧管管件415与水平歧管管件
416相交，进口反应物气体通过该竖直歧管管件引导至阀，经其通过并最终被引至反应器床（未示出）。从水平歧管管件416和竖直歧管管件415流动的流体至少部分地通过底板405中的开口，当提升阀406位于打开位置中时，该开口为流体提供了流经阀安坐装置404的导管。该导管从集管400外部延伸到至少部分地通过该集管，并可以包括阀安坐装置404、阀引导部件412、竖直歧管管件415、水平歧管管件416、阀促动部件420和/或用于进口阀组件402的组件的轴环418的全部或者其中一部分。竖直歧管管件415可以借助焊接件417紧固至椭圆形外壁401，并由阀组件的轴环418覆盖，阀引导部件412和阀杆部件410通过该轴环418延伸。在轴环418的顶部有阀促动部件420，其气动地控制阀杆元件410的线性运动，并由此控制流体通过由阀安坐装置404围绕的顺流进口开口。直径更大的逆流出口阀组件422被附装在上集管中的逆流出口开口处。阀组件424、426和428分别表示另外的阀组件，即顺流进口阀组件424、逆流出口阀组件426以及另一个顺流进口阀组件428。每个另外的阀组件与上文描述的顺向进口阀组件类似。在外部椭圆形壁401与集管405的底板之间的敞开空间以及在竖直歧管管件之间的敞开空间可以用适当的空间装填固体来装填，例如耐温性足够的低孔率材料，优选地是低孔率陶瓷材料，从而避免气体在集管自身内（如在430和432所示处）不期望地聚积。

[0081] 示例

[0082] 前述说明是借助使用提升阀逆流反应器设计的示例来阐述的。这些设计的细节在下文的表1中度量。

[0083] 示例1：变压重整反应器

[0084] 小型变压重整反应器具有（6cm D x 24cm L）反应器床，该反应器床在低压下沿顺向方向执行燃烧化学反应（向床添加热），并在更高的压力下沿逆向方向执行蒸汽重整化学反应（利用热将烃转变成合成气体）。下反应器集管的设计规格在表1中给出，该下反应器集管含有逆流反应器的顺流进口提升阀（例如空气和可选稀释剂的顺流反应物通过该顺流进口提升阀引至反应器床），还有逆流出口提升阀（例如CO和H2的逆流产品通过该逆流出口提升阀从反应器床移除）。反应器的包括上反应器集管的另一侧被设计成具有用于出口阀的类似规格，该上反应器集管与逆流进口阀（例如烃和水的逆流反应物通过该逆流进口阀引至反应器床）和顺向出口提升阀（例如C2O和H2O的顺流产品通过该顺向出口提升阀从反应器床移除）相关联，但是该侧使用的进口阀要小得多以计量进入床系统的液体燃料（该燃料在床系统处蒸发）。

[0085] 顺流进口流动面积（APFI）是反应器流动面积的8.3%。逆流出口流动面积（APRO）是反应器流动面积的5.6%。对于这样的反应器直径，最小阀尺寸和最大阀尺寸可以分别是0.62cm（0.25英寸）（DPMIN）和5cm（2.0英寸）（DPMAX）。对于顺向进口阀和逆向出口阀，实际的阀尺寸分别是3.8cm（1.5英寸）和2.5cm（1.0英寸）。对于顺向进口阀和逆向出口阀，阀的升程分别是提升阀直径的5.8%和8.6%。

[0086] 示例2：热解反应器

[0087] 热解反应器提供了大的（3.6m D x 1.2m L）的反应器床，该反应器床在低压下沿顺向方向执行燃烧化学反应向反应器床添加热，并在低压下沿逆向方向执行热解化学反应，利用热将从甲烷至重油范围内的烃转变成不饱和化合物，例如乙炔、乙烯、丙烯等。上反应器集管的设计规格在表1中给出，该下反应器集管含有逆流反应器的顺流进口提升阀（例如空气和可选稀释剂的顺流反应物通过该顺流进口提升阀引至反应器床），还有逆流出口提升阀（例如乙炔和氢的逆流产品通过该逆流出口提升阀从反应器床移除）。反应器的包括下反应器集管的另一侧被设计成具有类似规格，该下反应器集管与逆流进口提升阀（例如烃和蒸汽和/或氢的逆流反应物通过该逆流进口提升阀引至反应器床）和顺向出口提升阀（例如C2O和H2O的顺流产品通过该顺向出口提升阀从反应器床移除）相关联。

[0088] 顺流进口面积（APFI）是反应器流动面积的8%。逆流出口面积（APRO）是反应器流动面积的11.7%。对于这样的反应器直径，最小的阀尺寸和最大的阀尺寸可以分别是15cm（5.9英寸）（DPMIN）和60cm（24英寸）（DPMAX）。对于顺流进口阀和逆流出口阀，实际的阀尺寸分别是33.0cm（13英寸）和45.7cm（18英寸）。对于顺流进口阀和逆流出口阀，阀的升程分别是提升阀直径的18.7%和18.8%。

[0089] 示例3：热解反应器

[0090] 示例2的构造进一步以阀之间的间距以及阀与反应器床材料之间的间隙来定规格。该示例设计大致对应于图2的视图。在该示例中，在阀-集管与床之间的总间隙（GC）是25cm（10英寸）。在该间隙下，敞开流动路径体积与填充流动路径体积的比率为0.41。测量了在33.0cm（13英寸）（顺向进口）阀周围的进入流量。进口阀以18.8cm（7.4英寸）的间隙（GO）打开，该间隙为提升阀直径的58%。在该示例中，逆流出口阀（示出为处于关闭位置中）以间隙（GO）操作，该间隙是提升阀直径的36%。对该反应器应用计算流体力学（CFD）表明设计满足了流速和压力要求，并还提供了使得反应在整个反应器上均等地进行的充分流量分配。可接受水平的流动均匀性得以实现，尽管是在提升阀与反应器床之间的距离相对地小的情况下。CFD还表明在顺流进口排中的阀之间的间距（该间距为阀直径的177%）大到足以避免阀之间的干涉（此干涉会加剧速度不均匀性），但是不足以使分配降级，尤其是考虑到在任何时候都只有一部分的阀在被使用。间距充分地靠近，以便提供足够的阀和流动区域来产生期望的压降。

[0091] 表1：用于示例1和2的尺寸

[0092]

[0093] 在其它实施例中，除了如上文描述的集管和反应器主体或外壳之外，反应器还可以包括其它的构造。例如，反应器主体可以由一个整体形成或者由不同的组成部件形成，并形成在反应器主体内的反应区。此外，一个或多个提升阀组件可以直接与反应器主体联接，或者可以与其它导管连接而这些其它导管直接与反应器主体或集管连接。因此，在一个实施例中，反应器可以包括：反应器主体，其中，反应器主体形成在反应器主体内的反应区；填充材料，该填充材料布置在反应区中；以及一个或多个提升阀组件，所述一个或多个提升阀组件与反应器主体联接，与反应区流动连通，并控制在反应器主体外部的地点（location）与反应区内的地点之间的流体流动。反应器主体可以是一个整体、不同的组成部件、或者可以具有集管和外壳的构造。反应器和提升阀组件的操作可以如上文所描述地来操作。

[0094] 填充材料可以包括不同类型的填充材料，例如卵石或工程填充材料，如上文所指出地。当填充材料是工程填充材料时，它可以包括设置成具有特殊构造的材料，例如蜂窝形材料、陶瓷泡沫等。与其它床结构相比，这些工程填充材料具有更高的几何表面积（av）。使用这种填充允许每小时更高的气体空间速度、更高的体积反应器生产率、更高的热效率以及更小更经济的反应器。

[0095] 此外，可以利用计算装置对本发明技术的构造或操作进行建模。在本发明的优选实施例中，本发明的系统和方法可以作为存在于计算装置上的、基于一组指令或软件的系统来实施。如本领域技术人员可知，本发明并不需要局限于此，且这些教导可以以多种其它方式来实施，包括经由硬件例如专用芯片（例如ASIC）和/或数字信号处理器（DSP）芯片和/或可编程逻辑阵列。处理器还可以与输入/输出装置（例如鼠标和键盘以及例如监视器的显示装置）联接。

[0096] 指令可以存储在存储器中或其它合适地点，并可以由处理器来执行。指令可以被执行以基于与反应器主体联接并与反应区流动连通的一个或多个提升阀组件来生成建模结果，其中一个或多个提升阀组件控制在反应器主体外部的地点与反应区内的地点之间的流体流动；并将建模结果存储在存储器或其它合适介质中。此外，指令可以被执行以基于与反应器主体联接的一个或多个提升阀组件的间距来生成建模结果。

[0097] 其它实施例可以包括：

[0098] 1．一种反应器，该反应器包括：

[0099] a）反应器主体；

[0100] b）第一集管，该第一集管与所述反应器主体接合；

[0101] c）第一导管，该第一导管从所述第一集管的外部延伸到至少部分地通过所述集管；以及

[0102] d）第一阀，该第一阀与所述第一导管流动连通，并控制沿着从所述第一阀延伸通过所述反应器主体的流动路径的流体流动。

[0103] 2．根据段1所述的反应器，还包括以下中的至少一个：

[0104] e）第二集管，该第二集管与所述反应器主体接合；

[0105] f）第二导管，该第二导管从所述第一集管或所述第二集管的外部延伸到至少部分地通过相应的所述第一集管或所述第二集管；以及

[0106] g）第二阀，该第二阀与所述第二导管流动连通，并控制沿着含有从所述反应器主体延伸到所述第二阀的部分的流动路径的流体流动。

[0107] 3．根据段2所述的反应器，其中，当流动路径中的流体流动在第一流动方向上时，所述第一阀具有基本打开位置，而当流动路径中的流体流动在相对的第二流动方向上时，所述第一阀具有基本关闭位置。

[0108] 4．根据段3所述的反应器，所述反应器具有在流动路径的至少一部分的相对两侧上的第一阀对，其中，当流动路径中的流体流动在第一流动方向上时，所述第一阀和所述第二阀各自处于所述基本打开位置中，而当流动路径中的流体流动在相对的第二流动方向上时，所述第一阀和所述第二阀各自处于所述基本关闭位置中。

[0109] 5．根据段4所述的反应器，还包括：

[0110] h）第三导管，该第三导管从所述第一集管或所述第二集管的外部延伸到至少部分地通过相应的所述第一集管或所述第二集管；

[0111] i）第三阀，该第三阀与所述第三导管流动连通，并控制沿着含有从所述反应器主体延伸到所述第三阀的部分的流动路径的流体流动；

[0112] j）第四导管，该第四导管从所述第一集管或所述第二集管的外部延伸到至少部分地通过相应的所述第一集管或所述第二集管；以及

[0113] k）第四阀，该第四阀与所述第二导管流动连通，并控制沿着含有从所述反应器主体延伸至所述第四阀的部分的流动路径的流体流动。

[0114] 6．根据段5所述的反应器，该反应器具有第二阀对，该第二阀对包括在流动路径的至少一部分的相对两侧上的所述第三阀和所述第四阀，并控制在所述相对的第二流动方向上的流动，其中，当流动路径中的流体流动在所述第一流动方向上时，所述第三阀和所述第四阀各自处于所述基本关闭位置中，而当流动路径中的流体流动在所述相对的第二流动方向上时，所述第三阀和所述第四阀各自处于所述基本打开位置中。

[0115] 7．根据段6所述的反应器，其中所述反应器是不对称逆流反应器。

[0116] 8．根据段6所述的反应器，还包括：一个或多个附加阀，每个附加阀经由附加导管与所述第一导管、所述第二导管、所述第三导管或者所述第四导管中的一个导管流动连通，所述附加导管至少部分地通过所述附加导管的相应集管延伸，并且每个所述附加阀与和所述附加导管流体连通的任意其它阀同相操作，并控制沿着含有从所述反应器主体延伸到相应阀的部分的流动路径的流体流动。

[0117] 9．根据段2所述的反应器，其中，所述反应器主体包括反应器床，并且所述流动路径的体积包括i）在所述反应器床的固体-流体接触部分内的填充流动路径体积和ii）在所述阀和所述反应器床之间的敞开流动路径体积，以及在所述反应器床内的任何敞开流动部分。

[0118] 10．根据段9所述的反应器，其中，所述填充流动路径体积包括在所述反应器床中距固体-流体接触表面的距离小于2cm的所有体积。

[0119] 11．根据段9所述的反应器，其中，在所述反应器床的固体-流体接触部分的所有2 3
区域中，所述反应器床的固体-流体接触部分的润湿面积大于0.5cm/cm。

[0120] 12．根据段9所述的反应器，其中，所述敞开流动路径体积与所述填充流动路径体积的比率小于1。

[0121] 13．根据段9所述的反应器，其中，所述敞开流动路径体积与所述填充流动路径体积的比率小于0.5。

[0122] 14．根据段9所述的反应器，其中，所述反应器床包括固定的床芯，该床芯包括能够换热的固体材料。

[0123] 15．根据段9所述的反应器，其中，所述阀中的至少一个阀是提升阀，该提升阀包括与阀杆元件连接的盘元件。

[0124] 16．根据段15所述的反应器，其中，所述提升阀的盘元件的表面基本平行于并且面对邻近的所述反应器床的表面。

[0125] 17．根据段16所述的反应器，其中，所述提升阀朝向所述反应器床打开。

[0126] 18．根据段16所述的反应器，其中，所述提升阀背离所述反应器床打开。

[0127] 19．根据段16所述的反应器，其中，在操作过程中，在处于完全打开位置中的所述提升阀的盘元件的平表面与所述反应器床的表面之间的距离在所述盘元件的直径的5%和200%之间。

[0128] 20．根据段16所述的反应器，其中，在操作过程中，在处于完全打开位置的所述提升阀的盘元件的平表面与所述反应器床的表面之间的距离在所述盘元件的直径的20%和80%之间。

[0129] 21．根据段15所述的反应器，其中，所述提升阀的杆元件延伸至在所述集管的外部的地点。

[0130] 22．根据段2所述的反应器，其中，每个阀与从外部能接近的阀座相关联，所述阀座装配在该阀座的通向所述反应器主体的相应进口内和/或离开反应器主体的相应出口内，并被密封至所述集管。

[0131] 23．根据段22所述的反应器，其中，所述阀座经由能旋转锁定机构、拧入式座件和压入式座件中的一种附装至所述集管。

[0132] 24．根据段21所述的反应器，还包括：阀杆密封件，该阀杆密封件与所述阀杆相关联。

[0133] 25．根据段24所述的反应器，其中，所述阀杆密封件是杆填充物。

[0134] 26．根据段15所述的反应器，其中，所述提升阀包括能线性促动的阀杆，该阀杆能够与所述促动器接合，以便向所述阀施加线性运动来打开和关闭所述阀。

[0135] 27．根据段26所述的反应器，其中，所述促动器是气动促动式促动器、液压促动式促动器和电磁促动式促动器中的至少一种。

[0136] 28．根据段26所述的反应器，其中，所述促动器是凸轮轴驱动式促动器。

[0137] 29．根据段26所述的反应器，其中，一公共促动器控制共同用于特定的流体流动流的、线性对齐的多个阀。

[0138] 30．根据段15所述的反应器，其中，与特定的集管相关联的圆形的提升阀是基本圆形的，具有均匀的直径，并具有是所述提升阀的盘元件的平均直径的120%至400%的中心至中心间距。

[0139] 31．根据段15所述的反应器，其中，与特定的集管相关联的圆形的提升阀是基本圆形的，具有均匀的直径，并具有是所述提升阀的盘元件的平均直径的140%至200%的中心至中心间距。

[0140] 32．根据段15所述的反应器，其中，所述反应器提供了以下中的至少一个：i）当流体流动通过阀时的阀压降，该阀压降为所述反应器的内部压降的1%至100%；
ii）对于进口流和出口流中的一个流的总流提升阀流动面积与反应器流动面积的比率，该比率具有从1%至30%的范围；iii）提升阀直径，该提升阀直径在最小值（DPMIN）[英寸]=0.1484+0.4876*DB[英尺]与最大值（DPMAX）[英寸]=1.6113+1.8657*DB[英尺]之间，其中，DB是以英尺计的流动面积直径；iv）LP/DP（阀升程与提升阀直径的比率），具有在3%和25%之间的范围；以及v）至少50微秒的阀提升时间。

[0141] 33．根据段15所述的反应器，其中，所述反应器提供了以下至少一个：i）当流体流动通过阀时的阀压降，该阀压降为所述反应器的内部压降的5%至20%；ii）对于进口流和出口流中的一个流的总流提升阀流动面积与反应器流动面积的比率，该比率具有从2%至20%的范围；iii）提升阀直径，该提升阀直径在最小值（DPMIN）[英寸]=0.1484+0.4876*DB[英尺]与最大值（DPMAX）[英寸]=1.6113+1.8657*DB[英尺]之间，其中，DB是以英尺计的流动面积直径；iv）LP/DP（阀升程与提升阀直径的比率），具有在5%和20%之间的范围；以及v）在100和500微秒之间的阀提升时间。

[0142] 34．一种反应器，该反应器包括：

[0143] a）反应器主体，该反应器主体部分地包围反应和/或换热区域，并包括两个基本相对的敞开的端部；

[0144] b）第一集管，该第一集管覆盖所述反应器主体的一个端部；

[0145] c）第二集管，该第二集管覆盖所述反应器主体的相对的端部；

[0146] d）固定床，该固定床包括邻近所述第一集管的区域、邻近所述第二集管的区域以及布置在这两个区域之间的中心区域，所述固定床布置在所述反应器主体内，并包括能够促使气体流的反应和/或换热的固体材料；

[0147] e）与所述第一集管相关联的至少一个气体流进口，该气体流进口打开通过所述第一集管进入所述反应器主体中的通路；以及与所述第二集管相关联的至少一个气体流出口，该气体流出口打开从所述反应器主体通过所述第二集管的通路；

[0148] f）至少一个进口提升阀，该进口提升阀控制所述气体流进口，并和与所述气体流进口相关联的集管集成，所述进口提升阀包括能线性促动的阀杆；

[0149] g）至少一个出口提升阀，该出口提升阀控制所述气体流出口，并和与所述气体流出口相关联的集管集成，所述出口提升阀包括能线性促动的阀杆；以及

[0150] h）至少一个促动器，该促动器可与f）和/或g）的所述能线性促动的阀杆接合，并通过使得所述提升阀作线性运动而打开和关闭所述提升阀，以便允许气体从所述反应器的外部通到所述反应器主体的内部，并从所述反应器主体的内部通到所述反应器的外部，从而提供能改变的流动操作。

[0151] 35．根据段34所述的反应器，还包括：i）与所述第二集管相关联的至少一个气体流进口，该气体流进口打开通过所述第二集管和所述反应器主体的通路；以及与所述第一集管相关联的至少一个气体流出口，该气体流出口打开通过所述反应器主体和所述第一集管的通路；还有与f）、g）和h）类似的相关联的进口提升阀或其它进口流动控制装置、出口提升阀以及促动器。

[0152] 36．一种用于在逆流反应器中对至少两种流进行快速流切换的方法，所述逆流反应器包括：反应器主体，该反应器主体部分地包围反应和/或换热区域，并包括两个基本相对的敞开的端部；第一集管，该第一集管覆盖所述反应器主体的一个端部；第二集管，该第二集管覆盖所述反应器主体的相对的端部；以及固定床，该固定床布置在所述反应器主体内，并包括能够促使气体流的反应和/或换热的固体材料，所述方法包括：

[0153] i）从一个或多个进口气体源引入至少一个第一气体流至与所述第一集管相关联的至少一个气体流进口，使所述第一气体流通过所述第一集管进入所述反应器主体，并且从所述反应器主体移除处理后的第一气体流，使处理后的第一气体流通过所述第二集管至与所述第二集管相关联的至少一个气体流出口；其中，上述引入的操作和上述移除的操作分别由位于所述第一集管中的至少一个进气提升阀和位于所述第二集管中的至少一个排气提升阀来控制；和

[0154] ii）从一个或多个进口气体源引入至少一个第二气体流至与所述第二集管相关联的至少一个气体流进口，使所述第二气体流通过所述第二集管进入所述反应器主体，并且从所述反应器主体中移除处理后的第二气体流，并使处理后的第二气体流通过所述第一集管至与所述第一集管相关联的至少一个气体流出口；其中，上述引入的操作和上述移除的操作分别由位于所述第二集管中的至少一个进气提升阀或者其它进气流动控制装置和位于所述第一集管中的至少一个排气提升阀来控制。

[0155] 37．一种反应器包括：

[0156] a）反应器主体，其中，该反应器主体形成在所述反应器主体中的反应区；

[0157] b）填充材料，该填充材料布置在所述反应区中；

[0158] c）一个或多个提升阀组件，所述一个或多个提升阀组件与所述反应器主体联接，与所述反应区流动连通，并控制在所述反应器主体的外部的地点与所述反应区内之间的流体流动。

[0159] 38．根据段37所述的反应器，其中，所述反应器主体包括集管和外壳，所述集管和所述外壳联接在一起，以便形成所述反应区；并且其中，所述一个或多个提升阀组件与所述集管连接。

[0160] 39．根据段38所述的反应器，其中，所述一个或多个提升阀组件包括：

[0161] i）第一导管，该第一导管从所述集管的外部延伸到至少部分地通过所述集管；以及

[0162] ii）第一阀，该第一阀与所述第一导管流动连通，控制沿着从所述第一阀延伸通过所述反应器主体的流动路径的流体流动。

[0163] 40．根据段39所述的反应器，其中，当流动路径中的流体流动在第一流动方向上时，所述第一阀具有基本打开位置，而当流动路径中的流体流动在相对的第二流动方向上时，所述第一阀具有基本关闭位置。

[0164] 41．一种计算装置，包括：

[0165] 处理器；

[0166] 存储器，该存储器与所述处理器联接；以及

[0167] 提供给所述存储器的指令，其中，所述指令能够由所述处理器执行，从而：

[0168] 基于与反应器主体联接并与反应区流动连通的一个或多个提升阀组件来产生建模结果，其中，所述一个或多个提升阀组件控制在所述反应器主体的外部的地点与所述反应区内之间的流体流动；

[0169] 储存所述建模结果。

[0170] 42．根据段41所述的计算装置，其中，所述建模结果进一步基于与所述反应器主体联接的一个或多个提升阀组件的间距。

[0171] 43．根据段37所述的反应器，其中，所述反应器为不对称逆流反应器。

[0172] 44．根据段37所述的反应器，其中，所述填充材料是蜂窝状填充材料。

[0173] 其它实施例可以包括：

[0174] 1A．一种反应器，包括：

[0175] a）反应器主体；

[0176] b）第一集管，该第一集管与所述反应器主体接合；

[0177] c）第一导管，该第一导管从所述第一集管的外部延伸到至少部分地通过所述集管；以及

[0178] d）第一阀，该第一阀与所述第一导管流动连通，并控制沿着从所述第一阀延伸通过所述反应器主体的流动路径的流体流动。

[0179] 2A．根据段1A所述的反应器，还包括以下中的至少一个：

[0180] e）第二集管，该第二集管与所述反应器主体接合；

[0181] f）第二导管，该第二导管从所述第一集管或所述第二集管的外部延伸到至少部分地通过相应的所述第一集管或所述第二集管；以及

[0182] g）第二阀，该第二阀与所述第二导管流动连通，并控制沿着含有从所述反应器主体延伸到所述第二阀的部分的流动路径的流体流动。

[0183] 3A．根据前述任意一段所述的反应器，其中，当流动路径中的流体流动在第一流动方向上时，所述第一阀具有基本打开位置，而当流动路径中的流体流动在相对的第二流动方向上时，所述第一阀具有基本关闭位置。

[0184] 4A．根据前述段2A-3A中任意一段所述的反应器，所述反应器具有在流动路径的至少一部分的相对两侧上的第一阀对，其中，当流动路径中的流体流动在第一流动方向上时，所述第一阀和所述第二阀各自处于所述基本打开位置中，而当流动路径中的流体流动在相对的第二流动方向上时，所述第一阀和所述第二阀各自处于所述基本关闭位置中。

[0185] 5A．根据前述段2A至4A中任意一段所述的反应器，还包括：h）第三导管，该第三导管从所述第一集管或所述第二集管的外部延伸到至少部分地通过相应的所述第一集管或所述第二集管；i）第三阀，该第三阀与所述第三导管流动连通，并控制沿着含有从所述反应器主体延伸到所述第三阀的部分的流动路径的流体流动；j）第四导管，该第四导管从所述第一集管或所述第二集管的外部延伸到至少部分地通过相应的所述第一集管或所述第二集管；以及k）第四阀，该第四阀与所述第二导管流动连通，并控制沿着含有从所述反应器主体延伸至所述第四阀的部分的流动路径的流体流动。

[0186] 6A．根据段5A所述的反应器有第二阀对，该反应器具有第二阀对，该第二阀对包括在流动路径的至少一部分的相对两侧上的所述第三阀和所述第四阀，并控制在所述相对的第二流动方向上的流动，其中，当流动路径中的流体流动在所述第一流动方向上时，所述第三阀和所述第四阀各自处于所述基本关闭位置中，而当流动路径中的流体流动在所述相对的第二流动方向上时，所述第三阀和所述第四阀各自处于所述基本打开位置中。

[0187] 7A．根据前述任意一段所述的反应器，其中反应器是不对称逆流反应器。

[0188] 8A．根据前述段5A和6A中任意一段所述的反应器，还包括：一个或多个附加阀，每个附加阀经由附加导管与所述第一导管、所述第二导管、所述第三导管或者所述第四导管中的一个导管流动连通，所述附加导管至少部分地通过所述附加导管的相应集管延伸，并且每个所述附加阀与和所述附加导管流体连通的任意其它阀同相操作，并控制沿着含有从所述反应器主体延伸到相应阀的部分的流动路径的流体流动。

[0189] 9A．根据前述任意一段所述的反应器，其中，所述反应器主体包括反应器床，并且所述流动路径的体积包括i）在所述反应器床的固体-流体接触部分内的填充流动路径体积和ii）在所述阀和所述反应器床之间的敞开流动路径体积，以及在所述反应器床内的任何敞开流动部分。

[0190] 10A．根据段9A所述的反应器，其中，所述填充流动路径体积包括在所述反应器床中距固体-流体接触表面的距离小于2cm的所有体积。

[0191] 11A．根据段9A所述的反应器，其中，在所述反应器床的固体-流体接触部分的所2 3
有区域中，所述反应器床的固体-流体接触部分的润湿面积大于0.5cm/cm。

[0192] 12A．根据段9A所述的反应器，其中，所述敞开流动路径体积与所述填充流动路径体积的比率小于1。

[0193] 13A．根据段9A所述的反应器，其中，所述敞开流动路径体积与所述填充流动路径体积的比率小于0.5。

[0194] 14A．根据段9A所述的反应器，其中，述反应器床包括固定的床芯，该床芯包括能够换热的固体材料。

[0195] 15A．根据段9A所述的反应器，其中，所述阀中的至少一个阀是提升阀，该提升阀包括与阀杆元件连接的盘元件。

[0196] 16A．根据段15A所述的反应器，其中，所述提升阀的盘元件的表面基本平行于并且面对邻近的所述反应器床的表面。

[0197] 17A．根据段15A或16A所述的反应器，其中，所述提升阀朝向所述反应器床打开。

[0198] 18A．根据段15A或16A所述的反应器，其中，所述提升阀背离所述反应器床打开。

[0199] 19A．根据段15A、16A、17A或18A所述的反应器，其中，在操作过程中，在处于完全打开位置中的所述提升阀的盘元件的平表面与所述反应器床的表面之间的距离在所述盘元件的直径的5%和200%之间。

[0200] 20A．根据段15A、16A、17A或18A所述的反应器，其中，在操作过程中，在处于完全打开位置的所述提升阀的盘元件的平表面与所述反应器床的表面之间的距离在所述盘元件的直径的20%和80%之间。

[0201] 21A．根据段15A、16A、17A或18A所述的反应器，其中，所述提升阀的杆元件延伸至在所述集管的外部的地点。

[0202] 22A．根据前述任意一段所述的反应器，其中，每个阀与从外部能接近的阀座相关联，所述阀座装配在该阀座的通向所述反应器主体的相应进口内和/或离开反应器主体的相应出口内，并被密封至所述集管。

[0203] 23A．根据段22A所述的反应器，其中，所述阀座经由能旋转锁定机构、拧入式座件和压入式座件中的一种附装至所述集管。

[0204] 24A．根据段21A所述的反应器，还包括：阀杆密封件，该阀杆密封件与所述阀杆相关联。

[0205] 25A．根据段24A所述的反应器，其中，阀杆密封件是杆填充物。

[0206] 26A．根据段15A所述的反应器，其中，所述提升阀包括能线性促动的阀杆，该阀杆能够与所述促动器接合，以便向所述阀施加线性运动来打开和关闭所述阀。

[0207] 27A．根据段26A所述的反应器，其中，所述促动器是气动促动式促动器、液压促动式促动器和电磁促动式促动器中的至少一种。

[0208] 28A．根据段26A所述的反应器，其中，所述促动器是凸轮轴驱动式促动器。

[0209] 29A．根据段26A所述的反应器，其中，一公共促动器控制共同用于特定的流体流动流的、线性对齐的多个阀。

[0210] 30A．根据段15A所述的反应器，其中，与特定的集管相关联的圆形的提升阀是基本圆形的，具有均匀的直径，并具有是所述提升阀的盘元件的平均直径的120%至400%的中心至中心间距。

[0211] 31A．根据段15A所述的反应器，其中，与特定的集管相关联的圆形的提升阀是基本圆形的，具有均匀的直径，并具有是所述提升阀的盘元件的平均直径的140%至200%的中心至中心间距。

[0212] 32A．根据段15A所述的反应器，其中，所述反应器提供了以下中的至少一个：i）当流体流动通过阀时的阀压降，该阀压降为所述反应器的内部压降的1%至100%；
ii）对于进口流和出口流中的一个流的总流提升阀流动面积与反应器流动面积的比率，该比率具有从1%至30%的范围；iii）提升阀直径，该提升阀直径在最小值（DPMIN）[英寸]=0.1484+0.4876*DB[英尺]与最大值（DPMAX）[英寸]=1.6113+1.8657*DB[英尺]之间，其中，DB是以英尺计的流动面积直径；iv）LP/DP（阀升程与提升阀直径的比率），具有在3%和25%之间的范围；以及v）至少50微秒的阀提升时间。

[0213] 33A．根据段15A所述的反应器，其中，所述反应器提供了以下至少一个：i）当流体流动通过阀时的阀压降，该阀压降为所述反应器的内部压降的5%至20%；ii）对于进口流和出口流中的一个流的总流提升阀流动面积与反应器流动面积的比率，该比率具有从2%至20%的范围；iii）提升阀直径，该提升阀直径在最小值（DPMIN）[英寸]=0.1484+0.4876*DB[英尺]与最大值（DPMAX）[英寸]=1.6113+1.8657*DB[英尺]之间，其中，DB是以英尺计的流动面积直径；iv）LP/DP（阀升程与提升阀直径的比率），具有在5%和20%之间的范围；以及v）在100和500微秒之间的阀提升时间。

[0214] 34A．根据前述任意一段所述的反应器，所述反应器是逆流反应器，用于蒸汽重整、干（CO2）重整、热解、催化裂解、脱氢和脱水中的一种。

[0215] 35A．根据段34A所述的反应器，其中，热解从蒸汽裂解、水热解和无烃裂解中选择。

[0216] 36A．根据段35A所述的反应器，其中，蒸汽裂解包括乙烷裂解、石脑油裂解和轻柴油裂解中的至少一种。

[0217] 37A．根据段35A所述的反应器，其中，水热解从甲烷到乙炔的水热解和重供料到乙炔的水热解中选择。

[0218] 38A．根据段35A所述的反应器，其中，无烃裂解从硫化氢到氢和硫的热解中选择。

[0219] 39A．根据段34A所述的反应器，其中，脱氢从烷烃脱氢和烷基芳香烃脱氢中选择。

[0220] 40A．根据段34A所述的反应器，其中，脱水从甲醇脱水和乙醇脱水中选择。

[0221] 41A．一种反应器包括：

[0222] a）反应器主体，其中，该反应器主体形成在所述反应器主体中的反应区；

[0223] b）填充材料，该填充材料布置在所述反应区中；

[0224] c）一个或多个提升阀组件，所述一个或多个提升阀组件与所述反应器主体联接，与所述反应区流动连通，并控制在所述反应器主体的外部的地点与所述反应区内之间的流体流动。

[0225] 42A．根据段41A所述的反应器，其中，所述反应器主体包括集管和外壳，所述集管和所述外壳联接在一起，以便形成所述反应区；并且其中，所述一个或多个提升阀组件与所述集管连接。

[0226] 43A．根据段42A所述的反应器，所述一个或多个提升阀组件包括：

[0227] i）第一导管，该第一导管从所述集管的外部延伸到至少部分地通过所述集管；以及

[0228] ii）第一阀，该第一阀与所述第一导管流动连通，控制沿着从所述第一阀延伸通过所述反应器主体的流动路径的流体流动。

[0229] 44A．根据段43A所述的反应器，其中，当流动路径中的流体流动在第一流动方向上时，所述第一阀具有基本打开位置，而当流动路径中的流体流动在相对的第二流动方向上时，所述第一阀具有基本关闭位置。

[0230] 45A．一种计算装置，包括：

[0231] 处理器；

[0232] 存储器，该存储器与所述处理器联接；以及

[0233] 提供给所述存储器的指令，其中，所述指令能够由所述处理器执行，从而：

[0234] 基于与反应器主体联接并与反应区流动连通的一个或多个提升阀组件来产生建模结果，其中，所述一个或多个提升阀组件控制在所述反应器主体的外部的地点与所述反应区内之间的流体流动；

[0235] 储存所述建模结果。

[0236] 46A．根据段45A所述的计算装置，其中，所述建模结果进一步基于与所述反应器主体联接的一个或多个提升阀组件的间距。

[0237] 47A．根据段41A所述的反应器，其中，所述反应器为不对称逆流反应器。

[0238] 48A．根据段41A所述的反应器，其中，所述填充材料是蜂窝状填充材料。

[0239] 49A．根据段37A所述的反应器，其中，乙炔转变成乙烯。

[0240] 应当知道，段15h和15A的反应器可以提供以下至少一个：i）当流体流动通过阀时的阀压降，该阀压降为所述反应器的内部压降的5%至20%；ii）对于进口流和出口流中的一个流的总流提升阀流动面积与反应器流动面积的比率，该比率具有从2%至20%的范围；iii）提升阀直径，该提升阀直径在最小值（DPMIN）[英寸]=0.1484+0.4876*DB[英尺]与最大值（DPMAX）[英寸]=1.6113+2.858*DB[英尺]之间，其中，DB是以英尺计的流动面积直径；
iv）LP/DP（阀升程与提升阀直径的比率），具有在5%和20%之间的范围；以及v）在100和
500微秒之间的阀提升时间。

[0241] 尽管这里已经详细介绍了本发明，但是本领域技术人员可以知道在权利要求书范围内的本发明其它实施例。

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